DE1925402U - Thermostatische kapsel. - Google Patents

Description

Societe Anonyme dite: Reg/P5

SOPAC RBGULATIOI

Thermostatisehe Kapsel

Bereits seit sehr langer Zeit werden dichte Kapseln verwendet, die Körper enthalten, welche in Abhängigkeit von Temperaturveränderungen Volumenveränderungen unterliegen, um beispielsweise eine Registrierung der Temperatur durchzuführen oder auch elektrische Kontakte zu betätigen, um eine von der Temperatur abhängige Regulierung zu erzielen.

Die bis heute bekannten thermostatischen Kapseln bestehen im allgemeinen aus Behältern zylindrischer Form, die eine Serie von Vfellungen in Blasebalgform aufweisen, in denen zunächst ein Vakuum erzeugt wird, wonach der Körper eingeführt wird, dessen Volumenveränderungen die Verformung der Kapsel hervorrufen müssen,und schliesslich wird eine ochweissung vorgenommen, um die Kapsel wieder zu verschiiessen.

Diese Kapseln weisen den Nachteil auf, dass sie einen verhältnismässig hohen Selbstkostenpreis haben und keinerlei nützliche Anzeige mehr ergeben, wenn sich eine Undichtigkeit ergibt.

Ss wurden auch thermo statische Kapseln hergestellt, die aus zwei miteinander mit Zinn verlöteten gekümpelten Scheiben bestehen, wobei derartige Kapseln im allgemeinen in Barometern verwendet werden. Diese Kapseln haben einen hohen Selbstkostenpreis, sind sehr schwierig herzustellen und können bei hohen lemperatureja nicht verwendet werden.

Die Erfindung bezieht sich auf eine thermostatische Kapsel einer vollständig neuen Art,/die in. aussergewohnlich wirtschaftlicher Weise hergestellt und zu den meisten der üblichen Zwecke verwendet werden kann.

Ausserdem können die erfinduiigsgemäss:en thermos tat i sehen Kapseln in beliebiger Anzahl übereinandergelegt werden,und das Versagen einer dieser Kapseln ruft nur einen verhaltnisüiässig geringen Fehler in der Funktion des G-erätes hervor, das von diesen Kapseln gesteuert wird.

Die vorliegende Erfindung hat den Zweck, ein neuartiges industrielles Erzeugnis zu schaffen,, das aus einer thermostatischen Kapsel besteht, die im wesentlichen dadurch gekennzeichnet ist, dass sie aus zwei kreisförmigen Scheiben besteht (gegebenenfalls mit nach konzentrischen Kreisen angeordneten Verstärkungsrippen versehen) und beispielsweise aus Metall hergestellt ist, wobei.diese.beiden Scheiben miteinander durch elektrische Sehweissung mit Hilfe von Röllchen entlang ihrem Umfang verbunden sind und zwischen sich einen Körper oder eine Mischung von-Körpern einschliessen, deren Volumen in Abhängigkeit von. der-■-Temperatur schwankt, so dass eine Stärkenveränderung der Kapsel hervorgerufen wird, die sich elastisch verformt." -■- : -

Die thermostatischen Kapseln" gemäss der" Erfindung können zweckmässig derart hergestellt werden, dass auf eine der

gegebenenfalls vorher gekühlten Scheiben der Körper oder die Kischung von Körpern aufgebracht wird, der in der Kapsel enthalten sein soll,: wonach auf dieser ersten Scheibe eine zweite Scheibe,: die gegelDenenfalls ebenfalls vorher gekühlt wurde, aufgebracht wird, dass diese beiden Scheiben mit Hilfe einer. Klemmeinrichtung gegeneinander gedruckt werden, die sich vorzugsweise entlang einem den Scheiben konzentrischen Umfang abstützt und dass schliesslia der Umfang der beiden Scheiben durch kontinuierliche elektrische Schwelssung mit Höllchen verbunden wird.

Die thermostatischen Kapseln gemäss der Erfindung erlauben auch eine genaue Dosierung der-Menge des Körpers, der in die Kapseln eingebracht werden soll. Hierzu wird in dem flüssigen Körper, der in die Kapsel eingebracht werden.soll, ein poröses oder schwammartiges Material eingetaucht, beispieleweise eine Löschpapierscheibe,-und diese anschliessend im Inneren der Kapsel eingeschlossen.

Diese besondere Ausführungsform bezieht sich insbesondere auf die Herstellung einer thermostatischen Kapsel, die dazu bestimmt ist, in einem Temperaturbereich zu arbeiten, der in der Nähe oder höher als._". die Umgebungstemperäxir Hegt und beispielsweise eine Mischung von unter Druck stehenden verflüssigten Gasen enthält, die bei atmosphärischem Druck bei einer Temperatur im Bereich von 0° 0-siedet.

Weitere Merkmale und Vorteile" der Erfindung ergeben, sich aus der nachstehenden Beschreibung eines in-der beigefügten schematischen Zeichnung dargestellten Ausführungsbeispiels'.

Fig. 1 zeigt eine Kapsel nach der Erfindung im Schnitt durch ihren Durchmesser·, . ν

Fig. 2 ist eine scheniatische perspektivische Ansicht, die die herstellung einer Kapsel nach der Erfindung zeigt,

iⁿig. 3 ist ein teilweiser .schematischer Schnitt nach der Linie III - III der Mg, 2,

fig. 4 und 5 zeigen schematisch im Schnitt einen Stapel von drei Kapseln nach der Erfindung "bei verschiedenen Temperaturen.

In I'ig. 1 ist die obere Scheite 1 und die untere Scheite gezeigt, die durch eine durchlaufende Schweissung 3 an ihrem Rande miteinander verbunden sind. Diese Scheiten sind mit zwei Rippen 4 versehen, die kreisförmig um die Achse 5 verlaufen, die gestrichelt dargestellt ist und die Symmetrieachse der erfindungegemässen Kapsel bijdet.

Die innere Höhlung 6 der Kapsel enthält einen Körper, der ■beispielsweise aus einem Gas oder einer Mischung von Gas undjPlüssigkeit besteht und die sich auf Grund einer Temperaturerhöhung ausgedehnt hat und ein. Auseinandergehen der mittigen Teile der Scheiben 1 und 2 durch elastische Verformung hervorgerufen hat.

Bs ist absolut klar, dass alle Veränderungen des Volumens des Körpers 6, der im Inneren der Kapsel eingeschlossen ist, eine Veränderung ihrer Dicke hervorrufen und zwar durch Verformung der sie bildenden Scheiben.

I¹Ig. 2 und 3 stellen schematis-Ch die Art der Herstellung der vorstehend beschriebenen .Kapsel dar.

Zu diesem 2wecke wird zunächst die untere Scheibe 2 auf eine Unterlage 7 auf gebracht,. - deren obere-r Teil 7a die

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"form einer Krone hat, wie aus ;Sig.-3^r hervorgeht? danach wird in die mittige Vertiefung.der Scheibe 2 derinder . Kapsel einzuschliessende Körper Migebracht. Dänach wird die Seheibe 1 auf die Scheibe 2 ge^:legt,und die beiden Scheiben werden mit Hilfe des feiles - 8 gegeneinander gedruckt, dessen Ränder 8a ebenfalls die Porm einer Krone aufweisen, wobei auf die Ieile 7 und 8 eine Kraft in Richtung der Pfeile F zur Einwirkung gebracht wird.

Der Körper, der im Inneren der Kapsel, eingeschlossen werden soll, wird demgemäss zwischen den beiden Scheiben 1 und 2 gehalten, wie das bei 9 in Pig. 3 gezeigt ist.

Ss genügt dann, eine Sehweissung des Umfanges der Scheiben 1 und 2 mit Hilfe der Röllchen 1 ο und 11 vorzunehmen, die in Fig. 2 und 3 schematisch dargestellt sind. Diese Röllchen drehen sich in Richtung der Pfeile 1oa und 11a und rufen dabei die Verschweissung der Scheiben 1 und 2 und der Teile 7 und 8 in Richtung des Pfeiles I\ hervor.

Rollen 12 und 13 dienen als Abstützung für die Scheiben 1 und 2, um jegliche seitliche Verschiebung dieser Scheiben beim Schweissen zu verhüten.

Der Körper, der in das Innere der Kapsel eingebracht wird, kann von jeder beliebigen Art sein. Er kann insbesondere aus einem Gas oder aus einer Gasmischung bestehen oder aus einem oder aus mehreren Gasen,und dieses Gas oder diese Gase befinden sich in durch Druck-oder durch Kühlung verflüssigtem Zustand. -.

Sr kann auch aus einer"Flüssigkeit oder einer Mischung von Flüssigkeiten, aus einem festen Körper:, der sich sublimieren

kann, oder auch aus Körpern mit pastenartiger Schmelzung wie etwa Wachse bestehen, wobei diese Aufzählung im übrigen in keiner Yieise eine Besehränkung darstellt, wobei die einzige Bedingung die ist, dass der im Innern der Kapsel eingeschlossene Körper geeignete Druck-- oder Volumen-*· Veränderungen im Bereich der Temperatur unterworfen ist, in dem die Kapsel nach der Erfindung-Terwendet werden soll.

In dem Falle, in dem der in-der Kapsel einzuschliessende Körper bei Umgebungstemperatur fest oder flüssig ist, weist das Einbringen dieses Körpers zwischen den Scheiben 1 und 2 keinerlei Schwierigkeiten auf,, da er nicht das. Bestreben hat, sich zu verflüchtigen, wenn er auf die untere Scheibe 2 aufgelegt wird. " . -

In dem Falle, in dem der in, der Kapsel einzuschliessende Körper bei Umgebungstemperatur gasförmig oder teilweise gasförmig ist, ist es notwendig,- um das "Verfahren nach der Erfindung durchzuführen, den fraglichen-Körper vorher auf eine Temperatur abzukühlen, bei der. -er flüssig oder fest ist und gegebenenfalls die Scheiben !...und:-■'_%■-.-_ auf eine genügeiid tiefe Temperatur abzukühlen, hevor^ das Verfahren durchgeführt wird, das vorstehend beschrieben wurde..

Unter diesen Bedingungen ist./der im "flüssigen oder im festen Zustand zwischen die beiden Scheiben 1 und 2 eingebrachte Körper dank dem Klemmbacken 7 und 8 eingeschlossen und kann beim Schweissen des Umfanges der Scheiben nicht entweichen, das ausserdem in einer verhältnismässig beschränkten Zeit erfolgt. "

Während dieses Arbeitsganges ".erfolgt höchstens ein leichtes Austreten des Körpers, der zwischen den. beiden Scheiben in der i'orm von Dampf entweicht,ν was im-übrigen den Vorteil hat,

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die geringe Luftmenge zu entfernen,/die gegebenenfalls zwischen diesen "beiden Scheiben eingeschlossen sein könnte.

Ss ist möglich, diese Kapseln nach der Erfindung mit Hilfe jedes beliebigen dünnen Metalles herausteilen. Torzugsweise wird, jedoch nach der Erfindung gegebenenfalls legierter Stahl oder Heusilber verwendet.

j3s ist jedoch auch möglich, die Kapsel mit Hilfe von Scheiben aus Kunststoff herzustellen.

Als Beispiel wird demgemäss eine besondere Ausführungsform eines Thermostaten nach der Erfindung gegeben.

Um einen Thermostaten herzustellen, der sich für Zimmertemperatur eignet und der in einem Temperaturbereich von + 1o bis + 3o° G arbeiten soll, wird von zwei Scheiben von 25 mm Durchmesser aus Stahl 18/8 ausgegangen, die eine Stärke von ungefähr 1/Io mm haben und so gekümpelt sind, wie das in Pig. 3 dargestellt ist.

Das Schweissen der Kapsel erfolgt, nachdem die Scheiben gekühlt worden sind, indem sie auf -Kohlensäureschnee gelegt wurden und nachdem zwischen sie ein vorher gekühlter Tropfen Methylchlorid eingebracht worden ist.

fis ist selbstverständlich, dass in dem Palle, in dem in anderen Temperaturbereichen gearbeitet werden soll, es m^Qlich ist, die Art der Körper zu ändern, die im Innern der Kapsel enthalten sind. Insbesondere können dort Körper eingebracht werden, die unter der Handelsbezeichnung "Preone" bekannt sind, Butan, tropan,-Azeton, Äther sowie Erzeugnisse mit pastenförmigen Schmelzen wie etwa mikro-._ kristalline Wachse. Schliesslich können noch Körper ein-

gebracht werden, die bei einer niedrigen Temperatur als 4oo° ö sublimieren, wie beispielsweise Zink und Wismut.

In ?ig. 4 sind drei thermostatisehe Kapseln nach der Erfindung dargestellt, die so übereinandergelegt wurden, dass ihre Wirkung sich kumuliert.

J-ig. 5 zeigt die Verschiebung .dieses Kapselstapels nach einer gewissen Temperaturerhöhung.

Die Tatsache, dass die Kapseln.aufeinandergestapelt werden, gestattet es, gemeinsam Kapseln zu verwenden, deren Inhalt verschieden ist, so dass auf diese -V/eise eine vorher bestimmte Veränderung der Stärke des Stapels in Abhängigkeit von Temperaturveränderungen erreicht wird.

In allgemeiner Art und Weise werden die grössten Stärkenveränderungen der Kapsel erreicht, indem ~ in deren Inneres Körper eingebracht werden, die sich unter der Form zweier voneinander getrennter Phasen Im Bereich der Benutzungs=· temperaturen befinden.

Bs ist aber auch möglich, die Kapseln mit Hilfe eines Körpers zu füllen, der sich in einer einzigen Phase befindet, was es gestattet, begrenzt.ere IDickenveränderungen zu erreichen, die nützlich säin können,. um gewisse Ausgleiche herbeizuführen. . _: .. '. -

Gemäss der Erfindung ist es: auch möglich, thermostatisch^ Kapseln mit plötzlicher Verschiebung^zu schaffen, „indem entweder vor oder nach der^Hersteilung .-der Kapseln eine Verformung einer der Scheibenierfplg_:t,..„,die über ihre elastische Grenze hinausgeht.-Dies eventuell durch ein besonderes Profil einer der beiden -die Kapsel darstellenden

Scheiben.

j.uf diese Weise wird eine analoge Kapsel wie die, deren Merkmale vorstehend gegeben wurden, einer Temperatur ausgesetzt, bei der der Überdruck im Innern dieser Kapsel im Bereich von 7-8 kg/cm liegt, so dass dadurch, eine perm? nente Verformung der Kapsel erzielt wird.

Daraus ergibt sich, dass, wenn später die Temperatur der Kapsel nach und nach, von einer genügend geringen Ausgangstemperatur ausgehend, verringert wird,, damit die beiden Warnungen praktisch aufeinandergelegt werden, sich bei einer gegebenen Temperatur eine plötzliche Veränderung der Stärke der Kapsel ergibt, die es gestattet, elektrische Kontakte unter ganz besonders günstigen Bedingungen zu betätigen. " "■"■-■

Ebenso ergibt sich, wenn die Temperatur erneut progressiv verringert wird, bei einer gegebenen Temperatur in der Iahe der vorangegangenen, eine .plötzliche Verringerung der Stärke der Kapsel. - '

Es muss hier bemerkt werden,- dass in dem Falle, in dem die Kapsel mit Hilfe von identischen gewellten Scheiben hergestellt ist, eine einzige der Scheiben.eine permanente Verformung durch Druckerhöhung erwirbt,,- denn auf Grund der Tatsache, dass die Scheiben übereinander, gelegt, und nicht Kücken an Hucken angeordnet sind, ist immer eine Scheibe vorhanden, die wegen ihrer Lage einen.mechanischen Widerstand aufweist, der grosser ist; als der andere.

Wenn beispielsweise eine Kapsel mit Hexan gefüllt -wird, das einen Siedepunkt von. 69 0 hat und wenn .die ^Kaps-el^auf eine Temperatur von ungefähr 1.56° 0 gebracht wird, ergibt

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sich eine permanente Verformung der Kapsel, wobei der im

Innern dieser Kapsel herrschende Druck ungefähr 7,5 kg/cm^£ bei dieser Temperatur beträgt.

Wenn unter diesen Bedingungen eine Temperaturerhöhung erzeugt wird, erhöht die Kapsel plötzlich ihre Dicke bei einer Temperatur von 57 0",und,wenn die Temperatur nach und nach verringert wird, verringert die Kapsel plötzlich bei einer Temperatur von 51 G ihre Stärke.

Bei einer anderen Ausführungsform, ist es möglich, die ständige Verformung einer bereits hergestellten Kapsel hervorzurufen, indem diese Kapsel einem genügenden äusseren "überdruck unterworfen wird,.:, um. die. elastische Grenze zu überschreiten.

Ss ist selbstverständlich, dass in dem Zeitpunkt, in dem die Kapsel diesem überdruck ausgesetzt wird, es notwendig ist, dass sie eine genügende Verformungsmöglichkeit durch Kompression hat.

Wenn beispielsweise eine mit Hexan gefüllte Kapsel· einem äusseren Druck von ungefähr- 7,5 kg/cm ausgesetzt wird, ergibt sich eine permanente Verformung,und die so abgewandelte Kapsel unterliegt einer plötzlichen starken Veränderung ihrer Stärke, wenn die Temperatur auf .82° C erhöht wird, während, wenn die Temperatur gesenkt wird, eine plötzliche Stärkenverrinserting bei einer Temperatur von 77° G eintritt.

Um das Verfahren in seiner Variante Aurchzufuhren, die das Dosieren der Medienmengen mit-Hilfe eines porösen Materials gestattet, werden die zur Herstellung der Kapsel dienenden Scheiben, sowie die verflüssigten zum Einbringen in die

Kapsel "bestimmten ffase in Kühlezurichtungen auf eine Temperatur gebracht, die wesentlich, geringer ist als die Siedetemperatur der Beschicicungsgase .

So können die verflüssigten "(Jase ohne "bedeutenden Verlust aufbewahrt- werden. '-'■'■

Ebenso wird mit Hilfe einer geeigneten Vorrichtung die Kühlung der Teile sichergestellt, die dazu bestimmt sind, die beiden Scheiben während des SehWeissens der Kapsel aneinander zu drücken.

Die Gesamtheit diesel? Kühleinrichtung kann mit Hilfe beispielsweise auf niedrige Temperatur gebrachter Salzbrühe gespeist werden.

Um eine Kapsel herzustellen, wird eine gekühlte Scheibe mit Hilfe einer Zfeige entnommen, auf die untere Unterlage der vorstehend beschriebenen Schweissmaschine gelegt, danach wird ein aus einem Stück löschpapierausgestanzter kalibrierter Teil in das auf niedriger Temperatur befindliche [Flüssiggas getaucht, mit dem die Käpsü geladen werden soll und danach wird dieser kleine lösehblattabschnitt, der mit dem Gas getränkt ist, auf die erste Scheibe gelegt, auf die die zweite Scheibe aufgelegt wird. Schliesslieh erfolgt das elektrische SchweiBwen mit den Händelrädern um den Umfang der Kapsel, wie das im Hauptpatent geschildert ist.

jüs ist klar, dass gemass der Erfindung die Dosierung der verflüssigten Gase, die in die Kapsel eingebracht werden, ganz besonders einfach ist und ohne Fehler durchgeführt werden kann. Es genügt in der Tat, durch eine Serie von Versuchen die genauen Merkmale und Abmessungen des schwammförmigen Materials festzustellen, das mit den Flüssiggasen

getränkt und dann in das Innere der Kapsel eingebracht wird.

Besonders gute Ergebnisse wurden nach der Erfindung" erzielt unter Verwendung von. ;3ja"b6rat"or-iuias-Ijösclit)"lät"tern, die den Vorteil haben, verhältnismässig konstante Merkmale aufzuweisen, aber es ist klar, dass die Erfindung auch mit Hilfe anderer schwammartiger ^Körper durchgeführt werden könnte, wie etwa kleinen Teilchen von Natur- und Kunstschwamm, G-ewebestückchen oder sogar kleinen aus zusmmmenge pres st en Fasern, wie beispielsweise Fasern hydrophiler Watte hergestellter Teilchen.

Es ist selbstverständlich, dasa die vorstehend beschriebanen Ausführungsformen lediglieh als_;Beispiele gegeben wurden und keinerlei Beschränkung der. Erfindung darstellen, die andererseits allen wünschenswerten Abwandlungen und Anpassungen unterworfen werden kann.

Insbesondere ist es klar, dass eine thermostatisehe Kapsel nach der Erfindung hergestellt werden könnte,indem die gewünschte Menge Flüsiggas in das Innere der Kapsel mit Hilfe beispielsweise eines kleinen geschlossenen Säekchens aus Kunststoff eingebracht wird, das die gewünschte Menge verflüssigten G-ases enthält, die auf einer genügend niedrigen Temperatur gehalten wird, wobei das -Platzen des Säckchens erfolgt, wenn die Kapsel erhitzt wird oder aber dieses Platzen mechanisch hervorgerufen wird.. Es ist ebenfalls selbstverständlich, dass die Kapsel nach, der Erfindung hergestellt werden kann, indem die flüchtigen Flüssigkeiten in einer Vorrichtung konserviert werden, die auf niedriger Temperatur gehalten wird un<f eine volume iris ehe Dosierungsvorrichtung für verflüchtigtes Gas umfasst. .

Claims (6)

242*28.8.65 Ίψ Schutzansprüehe:

1. Thermostatische Kapsel, . dadurch gekennzeichnet, dass sie aus zwei miteinander entlang ihrem Umfang durch elektrische Schweissung verbundenen Scheiten "besteht, so dass ein Körper oder eine Mischung von Körpern darin eingeschlossen wird, deren Volumen in Abhängigkeit von der Temperatur veränderlich ist.

2. Thermostatisehe Kapsel nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Scheiben gleichartig sind und konzentrische kreisförmige Wellungen aufweiten.

3. Thermostatische Kapsel nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Scheiben aus einem Metall geringer Stärke bestehen.

4. Thermostatisehe Kapsel nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, dass die Scheiben aus. Stahl bestehen.

5. Thermostatisehe Kapsel nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, dass die Scheiben aus Neusilber bestehen.

6. Thermostatische Kapsel nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass sie einen Körper enthält, der sich unter zwei Phasen in dem Temperaturbereich darstellt, in dem die Kapsel verwendet werden soll. .

7· Thermostatische Kapsel nach Anspruch 1 mit dem Merkmal, dass sie plötzlichen Stärkenveränderungen unterliegt, wenn die Temperatur verändert wird, dadurch gekennzeichnet, dass mindestens eine der die Kapsel bildende-n_ Seheiben einer permanenten Verformung unterworfen wor&en-ist.»