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Vorrichtung zur Erzeugung eines Anpreßdruckes, vorzugsweise zum Anpressen
eines Thermoelementes an eine wärmeabgebende Fläche Die Erfindung betrifft eine
Vorrichtung zur Erzeugung eines Anpreßdruckes, vorzugsweise zum Anpressen eines
Thermoelementes an eine wärmeabgebende Fläche.
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Eine bekannte, z. B. in dem Wadd Technical Report 60-699 Volume XI
"Energy Conversion Systems Reference Handbook" September 1960, Seiten B-87 und C
1/10 dargestellte derartige Vorrichtung besteht aus einem als Schraubenkappe ausgeblldeten,
in einer Trägerplatte eingeschraubten Lagerkörper, in dem ein von einer Schraubenfeder
beaufschlagter zylinderförmiger Druckkörper koaxial und längsbeweglich gelagert
ist. Der Druckkörper ist auf der der Schraubenfeder abgewandten Seite als HUlse
ausgebildet, in die ein Thermoelement derart eingesetzt ist, daß seine sog. kalte
Seite der durch eine konkave Stirnfläehe der Mülse von dem Thermoelement getrennten
Schraubenfeder zugewandt ist. Beim Einschrauben des Lagerkörpers in die Trägerplatte
wird das in der HUlse befindliche Thermoelement mit seiner sog. heißen Seite gegen
eine wärmeabgebende Fläche gepreßt.
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Um einen einwandfreien WärmeUbergang zwischen wärmeabgebender Fläche,
dem Thermoelement, dem Druckkörper und dem wärmeabstrahlenden lagerkdrper zu gewährleisten
ist eine innige und möglichst großflächige Berührung zwischen den genannten Teilen
erforderlich. Dem stehen Jedoch die unterschiedlichen Ausdehhungskoeffizienten der
für die Herstellung derartiger Vorrichtungiendtigten Materialien entgegen. Bekanntlich
werden derartige Vorrichtungen Temperaturgefällen von etwa + 10000C auf der heißen
Seite und + 2500C auf der kalten Seite ausgesetzt. Um ein
Klemmen
zwischen Druckkörper und lagerkörper infolge von Wärmedehnungen zu vermeiden, sind
entweder genügend große lagerspiele oder aber die Einhaltung sehr genauer Fertigungstoleranzen
erforderlich. Bei großem Lagerspiel ist der Wärmeübergang zwischen Lagerkörper und
Druckkörper in der gewünschten Größe infrage gestellt. Darüberhinaus ist Vorsorge
dafür zu tragen, daß das von der Schraubenfeder beaufschlagte Thermoelement mit
seiner heißen Seite während aller möglichen Betriebszustände ständig gegen die wärmeabgebende
Fläche gepreßt wird, die beispielsweise ein Teil eines mittels Radioisotopen oder
eines aasbrenners aufgeheitzen Kernes ist.
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Ein weiterer Nachteil der bekannten Vorrichtung ist darin zu sehen
daß das Auswechseln von unbrauchbar gewordenen Thermoelementen - was insbesondere
beim terrestrischen Einsatz derartiger Einrichtungen erforderlich wird umständlich
und teuer ist, da jeweils entweder das in der Hülse befindliche Theremoelement herauszulösen
und durch ein neues Thermoelement zu ersetzen oder aber HUlse und Thermoelement
auszuwechseln sind.
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Schließlich hat sich gezeigt, daß die als rtechanischer Druckspeicher
verwendete Schraubenfeder wenig geeignet ist über die auftretenden Temperaturbereiche
gleichmä#ige Anpreßdr(Lcke zu erzielen.
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Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, hier Abhilfe durch eine
Vorrichtung zu schaffen, die trotz der vorkommenden Temperaturdifferenzen zwischen
den einzelnen Bauelementen der Vorrichtung ein sicheres Anpressen eines Thermoelementes
an eine wXrmeabgebende Fläche und einen einwandfreien Wärmeübergang zwischen den
einzelnen Bauteilen gewährleistet, die einfach und billig in der Herstellung ist
und die darüberhinaus ein einfaches und kostensparendes Auswechseln einzelner Thermoelemente
ermöglicht.
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Ausgehend von einer Vorrichtung zur Erzeugung eines federnden Anpreßdruckes,
vorzugsweise zum/Anpressen eines Thermoelementes an eine wärmeabgebende Fläche,
bestehend aus zwei entgegen der Wirkung eines mechanischen Kraftspeichers gegeneinander
beweglich und koaxial angeordneten zylinderförmigen Bauelementen ist diese Aufgabe
gemäß der Erfindung dadurch gelöst, daß das als Druckkörper dienende innere Bauelement
eine Anzahl von das federnde Anliegen der einander gegenüberliegenden Zylindermantelflächen
von innerem und äu#erem Bauelement ermöglichenden tangentialen Schlitzen aufweist
und der echsnlßche Kraftspeicher ilbereinandergeschichtete Tellerfedern sind.
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Auf diese überraschend einfache Weise wird nun erstmals durch den
Druckkörper auch ein radialer Druck auf die den Wärmeübergang erigl1¢henden Zylindermantelflächen
ausgeübt,
80 daß eine großflächige Berührung zwischen innerem und äußerem Bauelement über
alle Betriebsbereiche gewährleistet ist.
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Infolge der Elastizität des Druckkörpers kann nunmehr auf eine Hülse
zur Halterung des anzupressenden Thermoelementes verzichtet werden, so daß Thermoelement
und Druckkörper nunmehr getrennte Bauelemente sind. Beim Auswechseln eines Thermoelementes
bleibt daher der Druckkörper unbeteiligt.
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Um die Elastizität des Druckkörpers zu erhöhen, kann seine Stirnseite
mit einer konzentrischen Bohrung versehen werden.
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Zweckmäßigerweise weist das als Iagerkörper dienende äußere Bauelement
an seiner inneren Stirnseite einen mit den Tellerfedern zusammenwirkenden Fortsatz
auf, um dadurch den Federweg zwischen Lagerkörper und Druckkörper zu vergrößern.
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Schließlich kann der Lagerkörper auf seiner äußeren Stirnseite geschwärzt,
vorzugsweise aber mit einer schwarzen mailschicht versehen sein, um die W§rmeabstrahlung
im günstigen Sinne zu beeinflussen.
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-6-Alles Nähere über die Erfindung ergibt sich aus der nachfolgenden
Beschreibung in Verbindung mit der Zeichnung, auf der ein AusfUhrungsbeispiel der
Vorrichtung zur Erzeugung eines Anpreßdruckes dargestellt ist.
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Im einzelnen zeigen: Fig. 1 einen Schnitt durch die erfindungsgernäße
Vorrichtung innerhalb einer tinrichtung zur Aufheizung von Thermoelementen und Fig.
2 eine perspektivische Ansicht eines in der Vorrichtung gemäß r'ig. 1 gefUhrten
Druckkdrpers.
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In einem zylinderförmigen rotationssymmetrischen lagerkörper 1 ist
ein ebenfalls zylinderförmig ausgebildeter Druckkörper 2 koaxial gerührt, dessen
äußere Zylindermantelfläche 3 an der inneren Zylindermantelfläche 4 des Lagerkdrpers
1 anliegt.
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Zu diesem Zwecke ist, wie aus Fig. 2 ersichtlich, der Druckkörper
2 mit Schlitzen 5-versehen, die sich tangential zu einer zentrischen Bohrung 6 im
Boden 7 des Druckkörpers 2 erstrecken. Auf diese Weise ist die Zylindermantelfläche
des Druckkörpers 2 in einzelne federnde Abschnitte unterteilt, die sich beim Einfügen
des Druckkörpers 2 in den Lagerkörper 1 federnd an die
innere Zylindermantelfläche
4 des Druckkörpers anlegen. Auf diü konzentrische Bohrung 6 kann dann verzichtet
werden, wenn der Druckkörper 2 aus einem genügend federndem Material gefertigt ist.
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Zwischen dem Lagerkörper 1 und dem Druckkörper 2 sind eine Anzahl
von Tellerfedern 10 angeordnet, die vorzugsweise aus einem warmfesten Material gefertigt
sind.
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Um den Federweg zwischen lagerkörper und Druckkörper zu erhöhen, ist
auf der inneren Stirnseite des Lagerkörpers 1 ein Vorsprung 11 vorgesehen, an dem
sich die Tellerfedern 10 abstützen können.
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Ferner weist der1agerkörper 1 ein seiner Befestigung dienendes Außengewinde
12 auf und ist an der äußeren Stirnseite geschwärzt oder mit einer schwarzen Emailschicht
1) verschen. Die löcher 14 ermöglichen das einsetzen eines hier nicht dargestellten
Werkzeuges zum Eindrehen des Lagerkörpers.
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Beim Linschrauben der Anpreßvorrichtung in eine Halteplatte - beispielsweise
in einer Halteplatte 15 in Fig. 1 - werden über den Druckkörper 2, der sich aus
dem anzupressenden Körper, im vorliegenden Ausführungsbeispiel auf einem an einem
Kern 18 anliegenden Thermoelement abstützt, die TellerfedemlQ zusammengepreßt.
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Die zusammengepre#ten Tellerfedern üben dabei auf den
Boden
7 des Druckkörpers 2 einen ständigen Druck aus, so daß diester auch bei sich ändernder
Lage des Thermoelementes dieses fest an die wärmeabgebende Fläche des Kernes 18
anpreßt.
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Unabhängig von der relativen Stellung des Druckkörpers 2 in bezug
auf den lagerkörper 1 liegen die einzelnen Segmente der äußeren Zylindermantelfläche
3 des Druckkörpers 2 federnd an der inneren Zylindermantelfläche 4 des Iagerkörpers
1 an; dies hat den großen Vorteil, daß ständig ein inniger metalliger Kontakt zwischen
Druckkörper und Lagerkörper vorhanden ist, der im Falle der hier anzupressenden
Thermoelemente einen einwandfreien Wärmeübergang zwischen der mit dem Druckkörper
2 in Kontakt befindlichen Stirnseite des Thermoelementes und der Halteplatte 15
gewährleistet.
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Patentansprüche: