DE1958563B2 - Thermostatisches betaetigungselement - Google Patents

Description

Die Erfindung betrifft ein thermostatisches Betätigungselement, dessen mit einem sich bei Temperaturerhöhung ausdehnenden Stoff gefülltes Gehäuse durch einen Deckel verschlossen und bei dem der Kolben von einer elastischen Hülle umgeben ist, mit einem Flansch, der eine Dichtung zwischen Gehäuse und Deckel bildet.

Bei einem derartigen thermostatischen Betätigungselement wird der von der elastischen Hülle umgebene Kolben bei Erreichen einer bestimmten, einstellbaren Temperatur von dem sich ausdehnenden Stoff nach außen gedruckt und übt dabei Stellkräfte aus.

ίο Bei derartigen Betätigungselementen bestehen die Forderungen, Dichtmittel vorzusehen, die einerseits ein Einbringen von Flüssigkeit, Staub od. dgl. längs des verschiebbaren Kolbens und andererseits einen Austritt des ausdehnungsfähigen Stoffes aus dem Gehäuse verhindern. Es sind bereits eine Reihe verschiedenartiger Betätigungselemente bekannt, bei denen auf verschiedenen Wegen versucht wurde, diese Probleme zu lösen. Die bisher bekannten Elemente vermögen jedoch den Forderungen der Praxis

ac. noch nicht ausreichend gerecht zu werden.

Bei einem bekannten Wärmefühler mit einem gummiartigen und rohrförmigen Abschlußteil, in dessen Höhlung längsverschiebbar ein Kolben eingreift. der sich bei äußeren Druck .->.uf das Abschlußteil unter Zusammenfalten desselben axial verschiebt, und wobei die Wandstärke des Abschlußteiles nicht über den ganzen Querschnitt gleichmäßig ist. dient zur Dichtung ein Klemmring, der über eine Klemmschraube einen Flansch des rohrförmigen Abschiußteiles gegen eine verjüngte Schulter des Gehäuses drückt.

Bei diesem bekannten Wärmefühler besteht die Gefahr, daß längs des Kolbens Flüssigkeit in das Innere der Hülse eindringt.

Bei einem anderen bekannten Betätigungselement der eingangs erläuterten Avf ist die Hülle oberhalb eines Flansches als dicker Ptropfenteil ausgebildet, der während des Ausfallens des Kolbens sowohl radial als auch axial zusammendrückbar ist. Dabei erstreckt sich vom Pfropfenteil der Hülle ein ringförmiger Flansch nach außen, der zwischen Flanschen eines zweiteiligen Gehäuses eingeklemmt wird. Auch hier ist durch dir zweiteilige Ausbildung des Gehäuses die Gefahr gegeben, daß an der Trennstelle der Gehäuseteile der ausdehnbare Stoff nach außen tritt, so daß Leckverluste auftreten. Durch derartige Leckverluste wird die Temperatur verschoben, bei der der Kolben aus dem Gehäuse gedruckt wird. Dadurch können in angeschlossenen Geräten oder Apparaten schwerwiegende Beschädigungen auftreten. Darüber hinaus wird der ringförmige, zwischen den Geha'useteilcn eingespannte Flansch infolge der beschriebenen Arbeitsweise einer hohen Zugbeanspruchung unterworfen. Es ergaben sich auf Grund von Uberbeanspruchungen des Materials an dieser Stelle häufig Brüche und damit Ausfälle des Bctätigungsclementes.

Es ist (ciiiti ein temperaturabhängiges Arbcits-

element bekannt, bei dem die elastische Hülle sich über das konische Ende des Kolbens hinaus zylin drisch oder nahezu zylindrisch fortsetzt und das Ge häuse einen nach innen offenen schalenförmigen Teil aufweist, wobei das eine Ende der elastischen Hülle innerhalb dieses schalenförmigen Teiles angeordnet ist. Am oberen Ende der elastischen Hülle befindet sich ein Flansch, welcher sich In radialer Richtung von der elastischen Hülle erstreckt und sich gegen die fnnenwandung des Gehäuses legt. Der Flansch wird mittels einer Scheibe nach unten gepreßt, die inner-

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halb des Gehäuses an seinem oberen Ende gehalten förmige Erweiterung und anschließend einen zylindri-

winl. Auch bei dieser bekannten Einrichtung ist keine sehen Randteil aufweist, der den Bördelrand der

sichere Dichtwirkung erreicht. Infolge des innerhalb Stützscheibe umfaßt. Dadurch wird die Montage sehr

des Gehäuses herrschenden hohen Arbeitsdruckes vereinfacht, da in das mit dem ausdehnbaren Ston"

hat es sich ferner als notwendig erwiesen, den Flansch 5 entsprechend gefüllte Gehäuse lediglich die elastische

der elastischen Hülle mit der Scheibe unlösbar zu Hülle mit dem Kolben eingesetzt werden muß, auf

verbinden, z. B. mittels Vulkanisation. Diese Notwen- die dann die Stützscheibe aufgesetzt wird, worauf der

digkeit bedarf jedoch einer sehr kostspieligen und obere Rand des Gehäuses um den Bördelrand iim-

aufwendigen Fertigung und ist auch mit den modem- gebördelt wird.

sten technologischen Hilfsmitteln nicht völlig be- ίο Um den bei Erwärmung entstehenden Innendruck herrschbar. Dabei ist zu bedenken, daß die Dichtung zur Abdichtung gegen das Eindringen von Flüssigeine sehr hohe Lebensdauer, für beispielsweise meh- keit. Staub od. ä. in das Innere der elastischen Hülle rere hunderttausend Schaltspiele des Kolbens, auf- auszunützen, ist es vorteilhaft, wenn der untere, im weisen muß. wesentlichen zylindrische Teil der elastischen Hülle

Der Erfindung liegt daher die Aufgabe zugrunde, 15 mit einem Bogen von relativ großem Radius in den

ein Betätigungselement zu schaffen, bei dem die ein- Flanschteil übergeht. Dadurch wird eine Komponente

gangs erläuterten Forderungen nach absoluter Dicht- des Innendrucks in Richtung auf den Kolben erzeugt.

heit in einfacher Weise erfüllt sind und wobei das der die Hülle an den 'volben preßt, oberhalb der

Gehäuse an seiner Stelle des größten Durchmessers Stelle, an der die Hülle noch zum Vorschub des KoI-

NO klein wie möglich gehalten wiro. Dies bewirkt, daß 20 bens deformiert wird.

die Abdichtstelle nach außen, die gleichzeitig eine Nach einer Weiterbildung der Erfindung ist es

Projektionsfläche für den Innendruck darstellt, zweckmäßig, eine Dichtscheibe zwischen Stützscheibe

kräftemäßig so niedrig wie möglich beansprucht wird. und oberen Rand der Hülle anzuordnen.

Diese Aufgabe wird nach der Erfindung im wesent- Vorteilhaft ist die den Kolben umgebende elastische

liehen dadurch gelöst, daß bei einem thermostatischen 25 Hülle als unten offene Stopfbüchse ausgebildet und

Betätigungselement der eingangs erwähnten Art weist in ihrer Unterfläche zweckmäßig Rillen oder

erfindungsgemäß als Dichtung der als hülsenartige Ringnuten auf.

Stützscheibe ausgebildete Deckel, der einen nach Bei einfachen Ausführungsformen kann die Hülle

unten gerichteten Ringrand aufweist, und die elasti- in an sich bekannter Weise schlauchartig ausgebildet

sehe Hülle dienen, die den nach außen gerichteten 30 sein.

Flansch am oberen offenen Ende trägt und dessen Bei einer anderen Ausgestaltung der Erfindung ist Flansch mit einer den Ringrand der Stützscheibe um- in zweckmäßiger Weise der Kolben an seinem Gefassenden Ringnut versehen ist. und die Formgebung häuseinnenende mit einem Ringflansch mit kegeliger des Ringrandes und der Ringnut derart gewählt ist. Spitze versehen und die Hülle, die im wesentlichen daß im Zusammenwirken zwischen Ringrand und 35 als Hohlzylinder ausgebildet ist, liegt mit ihrem unteciner benachbarten inneren Gehäusewand eine Dich- ren Rand auf dem Ringflansch ut.ter Vorspannung tut.g entsteht, die sowohl axiale als auch radiale vollflächig auf. Bei Erwärmung des Elementes wird Dichtkräfie erzeugt. die Hülle zwischen dem Ringflansch des nach außen

Der Kern der Erfindung besteht somit darin, daß gedrückten Kolbens und der Dichtscheibe elastisch die elastische Hülle beim Zusammenbau deformiert 40 verformt, nämlich verdickt, wodurch sich eine Rückwird und einen vor dem Zusammenbau freien Raum stellkraft aufbaut, die bei Abkühlung den Kolben zwischen der hülsenartigen Stützscheibe und der be- wieder in das Gehäuseinneie drückt,
nachbarten inneren Gehäusewand auffüllt und da- Besonders zweckmäßig ist es ferner, wenn die durch die gewünschte Dichtwirkung hervorruft. Da- Hülle an der Innenwandimg vorzugsweise dreieckdurch nämlich, daß die Dichtung vor dem Einbau 45 oder trapezförmige Rillen als Labyrinthdichtung aufeinen größeren Querschnitt am Rillenrand des Flan- weist.

schcs aufweist, als ihr nach dem Einbau zur Verfü- Die Erfindung wird an Hand der Zeichnung, die

gung steht, wird die Dichtung beim Einbau element- schematich Ausführungsbeispiele darstellt, erläutert,

sprechend deformiert und füllt den verbleibenden Dabei zeigt

Raum zwischen Gehäusewandung und Bördclrair'. 50 F i g. 1 ein erstes Ausfülirungsbeispiel mit einer

der Stüt/scheibe vollständig und mit einer genau fest- schlauchartigcn elastischen Hülle,

gelegten Vorspannung aus. Fig. 2 ein Ausführungsbuispicl mit einer Stopf-

Ls entsteht dabei zwischen Ringrand der Stütz- büchse.

scheibe und Gehäusewand ein sehr enger Spalt, der F i g. 3 ein abgewandeltes Ausfülirungsbeispiel. bei

zum Druckabbau zwischen Gehäuscinnenwand und 55 dem die zylinderförmige elastische Hülle als Rück-

metallischcm Innenteil dient. Die infolge des Innen- stellkraft wirksam werden kann, und

drucks auf den Bördelrand des Gehäuses wirkenden Fig. 4 in vergrößertem Maßstab die criindungs-

Kräfte projizieren sich durch diese Maßnahme prak- gemäße Ausbildung der Dichtungsmittel,

tisch nur noch auf die Projektionsfläche, die durch In allen Figuren sind gleiche Teile mit gleichen

den äußeren Durchmesser des Ringrandes erzeugt 60 Bezugsziffern bezeichnet.

wird. Unter Berücksichtigung der quadratischen Zu- Ein e.findungsgemäßes Betätigungselement besteht nähme der Kreisfläche als Funktion der Durchmesser- aus einem Gehäuse 1, in das ein sich bei Temperaturzunahme ist damit eine wesentliche Voraussetzung erhöhung ausdehnender Stoff 2 eingefüllt ist, sowie für die Schaffung eines betriebssicheren, auch bei einer elastischen Hülle 3, in die ein Kolben 4 mit hohen Innendrücken dichtbleibenden Betätigungs- 65 konischem Ende 5 gleitbar eingesetzt ist. Die elastielementes geschaffen. sehe Hülle 3 wird an ihrem oberen Ende über eine

Besonders vorteilhaft ist es, wenn das Gehäuse im Dichtscheibe 16 von einer Stützscheibe 6 gehalten,

Bereich des Ringrandes der Stützscheibe eine kegel- die wiederum durch den umgebördelten Rand des

zylindrischen Randteiles 12 des Gehäuses 1 gehalten wird.

Die Stützscheibe 6 ist hülsenartig ausgebildet und weist einen Bördelrand 7 auf, von dem sich nach unten ein Ringrand 8 erstreckt.

Wie insbesondere aus Fi g. 4 ersichtlich, weist die elastische Hülle 3 am oberen offenen Ende einen nach außen gerichteten Flansch 9 mit einer den Ringrßnd 8 der Stützscheibe 6 umfassenden Ringnut 10 auf. Dabei ist in Fig. 4 in strichlinierten Linien der Umriß des Querschnittes der Hülle 3 vor dem Einbau dargestellt.

Der dreieckförmigc Bereich, der in der Zeichnung in den kegelförmigen erweiterten Teil 11 des Gehäuses 1 ragt, wird bei der Montage verdrängt, so daß das verdrängte Volumen den dreieckförmigen Raum 24 zwischen der Unterkante des Bördelrandes 7 der Stützscheibe 6 und den kegelförmigen Teil 11 des Gehäuses 1 vollständig ausfüllt. Dabei ist die Ausbildung so getroffen, daß zwischen der unteren Kante des Ringrandes 8 der Stützscheibe 6 und dem schrägen Teil 11 des Gehäuses 1 ein sehr kleiner Spalt verbleibt.

Bei dem Ausfülmingsbeispiel nach Fig. 1 ist die elastische Hülle als an sich bekannter Sehlauch ausgebildet.

Bei dem in Fig. 2 dargestellten Ausführungsbeispicl umgibt die elastische Hülle den Kolben 4 nicht auf seiner ganzen Mantelfläche, sondern ist vielmehr als Stopfbüchse 17 ausgebildet. Dabei ist es vorteilhaft, an der unteren waagerechten Oberfläche der Stopfbuchse 17 Rillen oder Ringnuten 18 vorzusehen. Der bei Erwärmung durch Ausdehnung des ausdehnbaren Stoffes 2 entstehende Innendruck ergibt gleichzeitig eine Dichtwirkung zwischen der Stopfbüchse 17 und dem Kolben 4.

Während bei der Anwendung der erfindungsgemäßen Betätigungselemente nach den Fig. 1 oder 2 Rückstellmittel für den Kolben vorgesehen werden müssen, die bei Abkühlung den Kolben -wieder in das Gehäuse drücken, wird die notwendige Rückstellkraft bei dem Ausführungsbeispiel nach Fig. 3 durch die Teile des Betätigungselementes selbst hervorgerufen.

Dazu ist die elastische Hülle im wesentlichen als nach unten offener Hohlzylinder 21 ausgebildet, dessen unterer Rand 22 an einen Ringflansch 19 des Kolbens 4 unter Vorspannung vollflächig aufliegt. Sobald bei Erwärmung der Kolben 4 durch den sich ausdehnenden Stoff 2 aus dem Gehäuse geschoben wird, wird die Hülle 21 deformiert bzw. gestaucht, da sie an ihrem anderen Ende über die Dichtscheibe 16 und die Stützscheibe 6 im Gehäuse festgehalten ist. Zieht sich bei entsprechender Abkühlung der ausdehnbare Stoff 2 zusammen, dann kann die in der Deformation der Hülle 21 gespeicherte Kraft über den Ringflansch 19 den Kolben 4 wieder in das Gehäuse liineindriickcn.

Aus F i g. 4 ist ferner ersichtlich, daß in zweckmäßiger Weise an der Inncnwaiulung der Hülle 17 im oberen Bereich, nahe der Dichtscheibe lfi. dreieck- bzw. trapezförmige Rillen oder Ringnuten 23 vorgesehen sein können, die zusammen eine Labyrinthdichtung gegenüber dem Kolben 4 ergeben.

Es ist ferner ersichtlich, daß die innere Kante 13 des Ringrandes 8 der Stützscheibe ft abgerundet :*'. um ein Einschneiden der Kante in den Flansch ^(| der Hülle 3 zu vermeiden. Andererseits geht der /\lindrische Teil 14 der Hülle 3 über einen Bogen 15 mit relativ großem Krümmungsradius in den waage-n.-ch ten Teil des Flansches 9 über.

Die Querschnittsform der Ringnut 10 de* M-m sches 9 ist dabei der Qucrschiiittsform des Riniii.ip des 8 der Stützscheibc 6 angepaßt, so daß dieser Ri ¹^ rand die Nut 10 vollständig ausfüllt. Durch die c>.'^:·- ilungsgemäßc Ausbildung der Stützscheibe ft 1111Ί ' oberen Bereiches der elastischen Hülle 3 wird irfächer Weise eine sichere doppelte Dichtung. ■:■:.< ■■■-seits zwischen dem Gehäiiscinnenraum. der \m
häusc 1 und der Hülle 3 begrenzt ist und clem A;■>'
raum sowie zwischen dem Innenraum, in de
Kolben 4 gleitet, und dem Außenraum erziel ;

wird durch die erfindungsgemäßc Ausbilde ' Montage wesentlich erleichtert, was gerade I ■ ■ Betätigungsclcmcnten nach der Erfindung.
Massenfertigung hergestellt werden. außenm'-'ü'i stark ins Gewicht fällt.

Hierzu 1 Blatt Zeichnuncen

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Claims (7)

Patentansprüche:

1. Thermostatisches Betätigungselement, dessen mit Dehnstoff gefülltes Gehäuse durch einen Deckel verschlossen und bei dem der Kolben von einer elastischen Hülle umgeben ist, mit einem Flansch der eine Dichtung zwischen Gehäuse und Deckel bildet, dadurch gekennzeichnet, daß als Dichtung der als hülsenartige· Stützscheibe (6) ausgebildete Deckel, der einen nach unten gerichteten Ringrand (8) aufweist, und die elastische Hülle (3) dienen, die den nach außen gerichteten Flansch (9) am oberen offenen Ende trägt und dessen Flansch (9) mit einer den Ringrand (8) der Stützscheibe (6) umfassenden Ringnut (10) versehen ist, und daß die Formgebung des Ringr£,.des (8) und der Ringnut (10) derart gewählt ist, daß im Zusammenwirken zwischen Ringrand (8) und einer benachbarten inneren Cehäusewand (11) eine Dichtung entsteht, die •owohl axiale als auch radiale Dichtkräfte erzeugt.

2. Element nach Anspruch 1, dadurch gekennacichnet, daß das Gehäuse (1) im Bereich des Ringrandes (8) der Stiitzscheibe (6) eine kegelförmige Erweiterung (11) und einen sich anschlie-Benden zylindrischen Randteil (12) aufweist, der den Bördelrand (7) der Stützscheibe (6) umfaßt.

3. Element nach Anspruch 1 oder folgenden, iadmvli gek■■nnreichnc*. daß der untere im Ivesentlichen zylindrische Teil (14) der elastischen I-Iülie (3) mit einem Böge· (15) von einem relativ großen Radius in den Flanschteil (9) übergeht.

4. Element nach Anspruch 1 oder folgenden, gekennzeichnet durch eine Dichtscheibe (16) zwilchen Stiitzscheibe (6) und oberen Rand der Hülle (3).

5. Element nach Anspruch 1 oder folgenden, dadurch gekennzeichnet, daß die den Kolben (4) limgebcnde Hülle als unten offene Stopfbuchse (17) ausgebildet ist. die an ihrer Unterfläche Rillen lider Ringnuten (If) aufweisen kann.

6. Element nach Anspruch I oder folgenden, iladurch gekennzeichnet, daß die Hülle (3) in an »ich bekannter Weise schlaiichartig ausgebildet ist.

7. Element nach Anspruch 1 und einem oder ttiehreren der Ansprüche 2 bis 4. dadurch gekennzeichnet, daß der Kolben (4) an seinem gehäiise-Inncrcn Ende einen Ringflansch (19) mit kegeliger Spitze (20) aufweist, und daß die Hülle im wesentlichen als Hohlzylinder (21) ausgebildet ist. desfen unterer Rand (22) unter Vorspannung auf tlem Ringflansch (19) vollllächig aufliegt.

X. Element nach Anspruch 1 oiler folgenden, tladurcli »ekenn/eichnet. daß die Hülle (3 bzw 17 lidcr 21) an der Innenwandunsz. vorzugsweise dreieck,- oder trapezförmige Rillen (23) als Labyrinthdichtung aufweist.