DE2619254A1

DE2619254A1 - Sicherheitsschutz fuer fluidantriebe

Info

Publication number: DE2619254A1
Application number: DE19762619254
Authority: DE
Inventors: Sen Otto C Niederer
Original assignee: Gould Inc
Current assignee: Gould Inc
Priority date: 1975-05-02
Filing date: 1976-04-30
Publication date: 1976-11-11
Also published as: US4016722A; FR2309738A1; IT1059439B; NL7604686A; FR2309738B3; JPS51134432A; BE841420A

Description

Patentanwalt , · - -j 2 b Ί 9 4 3 η HELMUT GÖRTZ

6 Frankfurt am Main 70
Schneckenhofstr. 27 - Tel. 617079

29. April 1976 Gzg/Ra.

Gould Inc., 10 Gould Center, Rolling Meadows, 111. / USA

Sicherheitsschutz für Fluidantriebe·⁵

Die Erfindung betrifft eine Druckentlastungsanordnung für einen Fluidantrieb, und insbesondere eine Druckentlastungsvorrichtung für einen linearen Fluidantrieb, die eine thermische Eingangsleistung in eine mechanische Ausgangsleistung umwandelt.

Elektrothermieehe Antriebe und andere Fluidantriebe, die einen Fluiddruck mittels einer abrollenden Scheidewand begrenzen, sind manchmal Drucken unterworfen, die groß genug sind, um eine heftige Explosion der Teile des Antriebs hervorzurufen. In einem thermischen Antrieb kann ein derart hoher Druck aufgebaut werden, wenn die Einheit weit über die normale Betriebstemperatur erhitzt wird, beispielsweise durch ein Feuer, das in dem Gebäude, in dem der Antrieb angeordnet ist, auftritt. Darüber hinaus kann in derartigen elektrothermischen Antrieben, die normalerweise nur während kurzer Intervalle angetrieben werden, ein verlängerter Antrieb auch einen solchen unerwünschten Druckaufbau hervorrufen. Ein anormaler übermäßiger Druck kann also infolge der äußeren Umgebung oder einer Überlastung des Antriebs, einer übermäßigen Antriebseingangsleistung, usw. erfolgen.

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Die vorliegende Erfindung, die eine Entlastung eines übermäßigen Druckes in einem Fluidantrieb ohne heftige Explosion seiner Teile schafft, ist im folgenden detailliert beschrieben, wobei auf einen elektrothermischen linearen Fluidantrieb oder thermischen Antrieb Bezug genommen ist, wie er beispielsweise in den US-Patenten 3 609 635 und 3 805 528 gezeigt ist. Ein derartiger thermischer Antrieb umfaßt einen Hauptkörper oder Gehäuse und ein dehnbares Teil, wie eine Scheidewand, die in dichter Berührung mit dem Körper ist, um eine Fluidkammer zu bilden, die ein variables Volumen hat, entsprechend der Stellung des ausdehnbaren Teiles bezüglich des Körpers. Durch Erhitzen eines thermisch expansiven Arbeitsmediums in der Kammer nimmt der Druck darin zu und neigt dazu, das ausdehnbare Teil von dem Körper wegzudrücken und dadurch die Kammer zu erweitern und dadurch mechanische Arbeit zu leisten. Es ist selbstverständlich, daß das Prinzip der Erfindung auch auf andere Typen von Fluidantriebsvorrichtungen angewendet werden kann, wie solchen, die mit einer pneumatischen oder hydraulischen Fluidzufuhr in die Kammer arbeiten.

Die vorliegende Erfindung schafft eine Anordnung, die das Perforieren des ausdehnbaren Teils in einer Fluidantriebsvorrichtung erleichtert, um einen übermäßigen Druck in einer solchen Vorrichtung gesteuert zu reduzieren. Das ausdehnbare Teil kann beispielsweise eine Zwischenwand mit einem Abschlußteil sein, das sich in die Fluidkammer erstreckt, die in dem Hauptkörper des Antriebs gebildet ist, und eine ringförmige Faltung, entläng der die Trennwand mit einem Minimum an Widerstand abrollen kann, um das Kammervolumen zu vergrößern und zu

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verkleinern, und die Erfindung sieht ein gesteuertes Zerreißen oder Zerbrechen der Trennwand vor, um einen übermäßigen Druck in der Fluidkammer zu entlasten. Natürlich können auch andere ausdehnbare Teile verwendet werden. In einer Ausgestaltung hat die Erfindung die Form einer Ausnehmung in dem normal unterstützenden Führungsgehäuse einer Antriebseinrichtung und in einer anderen Ausgestaltung weist die Erfindung einen Wulst an. dem Führungsgehäuse auf. In einer weiteren Ausgestaltung nimmt die Erfindung die Form eines Schlitzes oder einer Öffnung in einem Kolbenteil an, der normalerweise auf der der Fluidkammer gegenüberliegenden Seite gegen das ausdehnbare Teil drückt.

Das wesentliche Ziel der Erfindung ist es, Mittel zu schaffen, die eine gesteuerte Entlastung eines übermäßigen Druckes in einem Fluidantrieb bewirken, indem ein Abreißen oder Brechen der Trennwand oder anderer ausdehnbarer Teile bewirkt wird, bevor der Druck in der Fluidkammer des Antriebs eine gefährliche Höhe erreicht. Wenn daher der Druck in der Fluidkammer zunimmt,, neigt die Trennwand, die im wesentlichen abgestützt ist, dazu, sich an einem nicht abgestützten Teil auszudehnen, beispielsweise durch eine Öffnung, die in dem Führungsgehäuse vorgesehen ist. Wenn der Druck weiterhin zunimmt, bricht der durch die Öffnung sich erstreckende Teil der Trennwand,um den Druck auf eine Höhe abzusenken, die unterhalb des Druckes liegt, der zu einer Explosion der Antriebsanordnung führen könnte, der jedoch oberhalb des Druckes liegt, der während des normalen Betriebs des Antriebs benötigt wird.

Im Hinblick auf das Vorstehende ist es ein wesentliches Ziel der Erfindung,· eine Fluidantriebsvorrichtung zu schaffen, die

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in dieser Hinsicht verbessert ist.

Ein weiteres Ziel der Erfindung ist es, einen übermäßigen Druck in der Fluidkammer einer Fluidantriebseinrichtung zu vermeiden.

Ein zusätzliches Ziel der Erfindung ist es, eine gesteuerte Entlastung eines übermäßigen Druckes in einer Fluidantriebsvorrichtung zu schaffen.

Ein weiteres Ziel der Erfindung ist es, eine gesteuerte Perforation oder ein Abreißen eines ausdehnbaren Teiles in einer Fluidantriebsvorrichtung zu schaffen.

Noch ein weiteres Ziel der Erfindung ist es, eine gesteuerte Entlastung von einem übermäßigen Druck in einer Fluidantriebsvorri chtung zu schaffen, ohne daß deren Teile explodieren.

Noch ein weiteres Ziel der Erfindung ist es, eine Sicherheitsablaßanordnung zum gesteuerten Absenken eines übermäßigen Druckes in einer Fluidantriebseinrichtung zu schaffen, wodurch die Betriebssicherheit dieser Vorrichtung gesteigert wird.

Diese und andere Ziele und Vorteile der vorliegenden Erfindung werden durch die folgende Beschreibung deutlich.

Zur Ergänzung der vorstehenden Ausführungen und der dargestellten Ziele umfaßt die Erfindung dann die Merkmale, die im folgenden ausführlich in der Beschreibung dargestellt sind und die besonders in den Ansprüchen, der folgenden Beschreibung und

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den zugehörigen Zeichnungen dargestellt sind, die detailliert bestimmte erläuternde Ausgestaltung der Erfindung enthalten, die jedoch nur einige der zahlreichen Wege, auf denen die Prinzipien der Erfindung angewendet werden können, zeigen.

Es zeigen:

Fig. 1 einen Querschnitt eines nicht betätigten thermischen Antriebs, der eine Druckentlastungsausnehmung in dem Führungsgehäuse aufweist;

Fig. 1A eine isometrische Außenansicht des thermischen Antriebs der Fig. 1;

Fig. 2 einen Querschnitt des thermischen Antriebs der Fig. 1 in betätigtem Zustand;

Fig. 3 einen Querschnitt eines nicht betätigten thermischen Antriebs mit einem Kolben mit einem geschlitzten unteren Tragerand;

Fig. 3A eine isometrische Ansicht des Kolbens, der in dem thermischen Antrieb der Fig. 3 benutzt wird;

Fig. 4 einen Querschnitt eines nicht betätigten thermischen Antriebs, der einen Druckentlastungswulst in dem Führungsgehäuse aufweist;

Fig. 4A eine isometrische Außenansicht des thermischen Antriebs der Fig. 4;

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Fig. 5 einen Querschnitt durch einen nicht betätigten Antrieb,

der einen Kolben aufweist, mit einem Längsschlitz zur . gesteuerten Druckentlastung; und .

Fig. 5A und 5B isometrische Ansichten von zwei verschiedenen Kolbentypen, mit Längsschlitzen zur Benutzung in dem thermischen Antrieb der Fig. 5.

Es wird nun eingehender auf die Zeichnungen Bezug genommen, wobei in den zahlreichen Figuren gleiche Bezugszeichen gleiche Teile bezeichnen, und insbesondere auf die Fig. 1, 1A und 2, in denen ein thermischer Antrieb allgemein mit 1 bezeichnet ist. Wie aus Fig. 1A außen ersichtlich, weist der thermische Antrieb 1 einen Hauptkörper oder Gehäuse 2 auf, an dem eine abgestufte Führungskappe oder Gehäuse 3 an einer Flanschverbindung k befestigt ist. Eine Kolbenstange oder Betätigungsstange 5 erstreckt sich teilweise durch eine Öffnung 6 in der vorderen Endwand 7 der Führungskappe 3, wenn der thermische Antrieb nicht betätigt ist, und erstreckt sich vollständig durch diese Öffnung, wenn der thermische Antrieb in der gezeigten Weise betätigt ist, beispielsweise in Fig. 2. Eine Sicherheitsablaß- oder Druckentlastungsöffnung 8 ist in der Führungskappe 3 ausgebildet, vorzugsweise unmittelbar oder an der ringförmigen Abstufung 9. Während der normalen Betriebsweise des thermischen Antriebs 1 bewirkt die Entlastungsöffnung wenig oder nichts; wenn jedoch anormale äußere und/oder Betriebsbedienungen des thermischen Antriebs 1 auftreten, die ein Überschreiten des normalerweise zu erwartenden Druckes hervorrufen, würde dieser übermäßige Fluiddruck durch die Druckentlastungsöffnungen 8 reduziert, bevor der Fluiddruck

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eine gefährliche Höhe erreicht.

Wie detaillierter in den Fig. 1 und 2 gezeigt ist, ist ein ausdehnbares Zwischenwandteil 10 innerhalb des Hauptkörpers 2 an einer fluiddichten Dichtung 11, die von einem ringförmigen Rand 12 der Trennwand, die von einem umgebogenen Flansch 13 des Körpers umfaßt wird, gebildet wird, befestigt. Eine Fluiddruckkammer 14 mit veränderlichem Volumen wird so von dem Körper 2 und der Trennwand 10 gebildet, und eine Menge von thermisch ausdehnbarem und zusammenziehbarem Material 15 ist darin enthalten. Eine elektrische Heizung 16 in der Fluidkamiaer 14 kann mit Elektrizität von einer nicht dargestellten äußeren Versorgungsquelle über elektrische Leitungen 17, die durch elektrisch nicht-leitende Dichtungen 18 in dem Hauptkörper 2 hindurchgeführt werden, versorgt werden; die Wärme, die von der Heizung 16 erzeugt wird, bewirkt eine Ausdehnung des Materials 15, wodurch der Fluiddruck in der Druckkammer 14 zuriimmt und die Kraft auf die Trennwand 10 bewirkt eine Ausdehnung der Kammer.

Das ausdehnbare Trennwandteil 10 hat vorzugsweise die Form einer zylinderförmigen Trennwand, die umgestülpt oder nach rückwärts gefaltet ist, um eine Kapsel 19 zu bilden, die von einem relativ flachen ringförmigen Ende 20 und einem zylindrisdaen Stützteil 21 gebildet wird, und der Kapselteil verbindet einen weiteren zylindrischen Stützteil 22 an einem ringförmigen Hals Der Trennwandrand 12 begrenzt den weiteren zylindrischen Stützteil 22 und der Kappenteil 19 bildet eine veränderliche Erstreckung in die Kammer 14, wobei die Länge dieser Erstreckung zu- und abnimmt, wenn der jeweilige. Druck in der Kammer zu- und abnimmt.

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Das Material der Trennwand kann unverstärkt oder verstärkt sein und kann aus verschiedenen Typen von natürlichen und/oder synthetischen Materialien bestehen, abhängig von der gewünschten Festigkeit, Widerstandsfähigkeit, Fluiddurchlässigkeit, .Tem-peraturabhängigkeit _ . .

/und* dergleichen Parameter. Darüber hinaus ist es natürlich selbstverständlich, daß andere Typen ausdehnbarer Teile verwendet werden können, so wie beispielsweise Trennwände vom Strecktyp, Faltenbalgvorrichtungen, usw., wobei die wesentlichen Betriebskriterien zur Auswahl des ausdehnbaren Teils seine Fähigkeit ist, eine Vergrößerung oder Verkleinerung der Fluidkammer 14 zu schaffen ,wenn der Druck in der Vorrichtung sich ändert, um diese Druckänderungen in eine mechanische Ausgangsleistung in Form einer Kraft und/oder eines Ausgangshubes umzuwandeln.

Das thermisch ausdehnbare und zusammenziehbare Arbeitsfluid 15 ist ausgewählt, um vorzugsweise eine schnelle Reaktion zu schaffen, wenn es erwärmt wird, um eine Zunahme des Druckes innerhalb der Fluidkammer 14 zu bewirken, und es wurde gefunden, daß ein zufriedenstellendes Arbeitsfluidum ein halogenisierter Kohlenwasserstoff mit einem Fluoratom, was normalerweise unter dem Warenzeichen "FREON" in den Handel kommt. Ein derartiges Arbeitsfluid ist bei Umgebungstemperaturen normalerweise flüssig und verdampft bei etwa 200⁰F; und im flüssigen Zustand sind derartige Fluide relativ inert und dielektrisch. Ein anderer Typ eines Arbeitsfluids, das zur Anwendung in dem thermischen Antrieb 1 geeignet ist, ist als eine Fluor-Inertflüssigkeit bekannt und wird unter dem Viarenzeichen "FC" durch die 3-M Company in den Handel gebracht; ein besonderer Vorteil der FC-Fluide ist die Fähigkeit, zwei

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oder mehr derartiger Fluide zu vermischen, um deren Siedepunkt, zu beeinflussen und ein anderer Vorteil ist ihr gegenüber den Freon-Fluiden relativ geringes Durchdringungsvermögen durch Trennwände, die aus elastomeren Materialien bestehen. Andere Typen von Arbeitsfluiden, wie auch Wachse und metallische Hydride, können in dem thermischen Antrieb 1 benutzt werden, wobei diese von dessen Betriebskriterien abhängen, einschließlich beispielsweise der Betätigung und der Rückführung, den normalen Umgebungstemperaturen, und dergleichen mehr.

Die Führungskappe 3 ist an dem Hauptkörper 2 mittels eines gefalzten Flansches 4a befestigt und die innere Fläche der Führungskappe hat eine äußere Stützfunktion für das zylindrische Trennwandteil 22, welches in seiner Länge zunimmt und abnimmt, wenn die Trennwand entlang ihrer ringförmigen Faltung 23 abrollt. Ein Kolben 24, der in das Trennwandkappenteil 19 eingefügt ist, hat eine Stützfunktion für das Kappenteil und übeträgt die mechanische Ausgangsleistung des thermischen Antriebs 1 über die Kolbenstange 5, wenn die Erstreckung des Kappenteils in die Kammer 14 verändert wird. Der Kolben 24 und die Kolbenstange 5 können einstückig oder verschiedene miteinander verbundene Teile sein und können aus Metall, Kunststoff oder einem anderen relativ starken starren Material sein. Vorzugsweise ist die Öffnung 6 in der Führungskappe 3 relativ glatt, um ein Schrammen der Kolbenstange zu vermeiden, wenn diese hinein- und herausbewegt wird. Weiterhin hat der Kolben 24, der einen im wesentlichen zylindrischen Querschnitt aufweist, wobei das massive Ende mit dem Trennwandkappenteil in Verbindung steht, einen ringförmigen Schlitz 25, der ein

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- ίο -

leichten
Teil einer/KraftrückfUhrfeder 26 aufnimmt, die auch neben der Öffnung 6 gegen die vordere Endwand 7 der Führungskappe 3 drückt. Die Rückführfeder drückt normalerweise den Kolben 24 und die Trennwand 10 in ihre in Fig. 1 gezeigte Stellung, wenn der Antrieb 1 nicht betätigt ist. Einleuchtenderweise würde der- Antrieb doppeltwirkend sein, \venn eine relativ starke oder schwere Rückführfeder 26 benutzt wird, um Ausgangskräfte in beiden Richtungen zu schaffen, wenn die Kolbenstange 5 infolge der Betätigung und Nichtbetätigung des Antriebs heraus- und hineinbewegt wird.

Um den thermischen Antrieb 1 zu betreiben oder zu betätigen, wird die Heizeinrichtung 16, die vorzugsweise schnell heizt und auch schnell eine Verdampfung von zumindest einem Teil der Arbeitsflüssigkeit 15 bewirkt, um den gesamten Fluiddruck innerhalb der Fluidkammer 14 zu erhöhen, mit elektrischem Strom versorgt. Der erhöhte Fluiddruck überwindet dann die Kraft der Rückführfeder 26 und neigt dazu, die Erstreckung des Zwischenwandkappenteils 19 und des Kolbens 24 von seiner eingefahrenen Stellung, die in Fig. 1 dargestellt ist, zu seiner äußersten ausgefahrenen Stellung zu stoßen, wobei der Kolbenweg durch Berührung mit der vorderen Endwand der Führungskappe 3 begrenzt wird, wie in Fig. 2 dargestellt, während die Kolbenstange 5 dann eine Arbeit auf eine äußere, nicht dargestellte, Vorrichtung übertragen kann. Wenn der Antrieb 1 in nicht betätigtem Zustand ist, ist die Fluidkammer 14 vorzugsweise mit der Arbeitsflüssigkeit 15 zur optimalen Betriebsweise gefüllt, ohne Rücksicht auf die Orientierung des thermischen Antriebs, wodurch gewährleistet wird, daß die Heizeinrichtung 16 vollständig

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unterhalb der Flüssigkeit getaucht ist und derart von der Flüssigkeit gekühlt wird, daß ein Ausbrennen verhindert wird.Selbstverständlich wird, wem der Kolben und die Erstreckung der Trennwand in die ausgefahrene Stellung bewegt wird, wie in Fig. 2 dargestellt, ein Teil der Arbeitsflüssigkeit verdampft, wie es beispielsweise bei 15a dargestellt ist. Es ist auch klar, daß, wenn die Trennwand 10 entlang ihrer ringförmigen Faltung 23 abrollt, das Kappenteil 19 und das weitere zylindrische Stützteil 22 jeweils durch den Kolben 24 und die Führungskappe 3 voll abgestützt sind, wodurch die Lebensdauer der Trennwand erhöht wird.

Für den Fall, daß sich ein unerwünscht überhöhter Druck in der Fluidkammer 14 ausbildet, nachdem der Kolben 24 und das Trennwandkappenteil 19 vollständig in die ausgefahrene Position bewegt wurden,kann sich die Trennwand etwas entlang der ringförmigen Faltung 23 ausstrecken, bis die ringförmige Faltung die Abstufung 9 in der Führungskappe 3 berührt, wobei der zusammenwirkende zylindrische Kolbenkörper und der verminderte Durchmesser der Führungskappe eine weitere Ausdehnung der Trennwand über diesen Punkt hinaus verhindern. Danach bewirkt eine v/eitere Zunahme des Fluiddruckes, daß ein Teil der Trennwand in und durch die Druckentlastungsöffnung 8 eindringt; und wenn dieses eindringende Teil sich weiter ausdehnt, wird es schließlich in der Richtung des Pfeiles 27 reißen oder platzen, um das Fluid aus der Fluidkammer 14 herauszulassen und so den Druck darin zu senken. Die Druckhöhe, bei der das Reißen erfolgt, kann durch die Veränderung der Abmessungen der Druckentlastungsöffnung8 gesteuert werden, wie auch durch das Material und andere Charakteristika der Trennwand 10. Tstei-

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terhin kann die Druckentlastung in einer etwas modifizierten Art und Weise erfolgen, wobei ein Teil der Trennwand entlang der ringförmigen Faltung 23 reißt, bevor sie sich soweit erstreckt hat, daß sie mit der Abstufung der Führungskappe in Berührung kommt, wobei in diesem Falle der übermäßige Druck durch die Druckentlastungsöffnung 8 über den ringförmigen Raum 28,der zwischen der ringförmigen Faltung 23 der Trennwand und der Führungskappe gebildet wird, entlastet wird.

Ein thermischer Antrieb gemäß der beschriebenen Erfindung ist erfolgreich gebaut und getestet worden. Der Hauptkörper dieses Antriebs hatte einen Querschnittdurchmesser von annähernd 1,25 cm (1/2 inch) und das ausdehnbare Zwischenwandteil darin war eine unverstärkte Trennwand, die von der Geneva Rubber Company hergestellt war. Der Antrieb wurde zum normalen Betrieb betätigt und entwickelte annähernd 100 psi Druck in der Fluidkammer, mit einer entsprechenden Ausgangskraft an der Kolbenstange 5 in der Größenordnung von annähernd 7 kp (15 pounds) über einen Hub von annähernd 1,25 cm (1/2 inch). Die Druckentlastungsöffnung 8 hat einen Durchmesser in der Größenordnung von 7/32 cm (3/32 inch), und in zahlreichen Antrieben, bei denen das Platzen getestet wurde, beispielsweise durch weiteres Betreiben der Heizeinrichtung,nachdem d.er Kolben gegen die vordere Wand der Führungskappe gestoßen ist, erfolgte das Platzen und die Druckentlastung bei einem durchschnittlichen Druck in der Fluidkammer 14 in der Größenordnung von 260 psi. Dieser zuletzt genannte Druck liegt weit unterhalb des Druckes, bei dem die Teile des Antriebes explodieren wurden.

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Es wird nun besonders auf die Fig. 3 und 3A Bezug genommen, in denen ein thermischer Antrieb 30 dargestellt ist, der im wesentlichen identisch mit dem thermischen Antrieb 1 ist, der oben beschrieben ist, mit Ausnahme der Gestaltung der Führungskappe 31 und des Kolbens 32. In dem Antrieb 30 ist die Führungskappe 31 im wesentlichen vollständig zylindrisch und die Größe der Öffnung 6,durch die die Kolbenstange 5 sich erstreckt, v/eist einen geeigneten Spielraum bezüglich der Kolbenstange auf, um durch diesen Spielraum das Platzen und die Druckentlastung zu ermöglichen. Ein am Kolben 32 angebrachter Rand 33 hat einen äußeren Umfang, der annähernd dem inneren Umfang der Führungskappe 31 gleicht, um mit der letzteren zusammenzuwirken, um eine lineare Bewegung und Führung des Kolbens und der Kolbenstange bei dem Betrieb des Antriebs zu gewährleisten. Ein Schlitz 34 in dem Kolbenrand 33 ist zur Druckentlastung in der Fluidkammer in der unten beschriebenen Weise vorgesehen. Bei der normalen Betriebsweise des Antriebs 30 hat der Schlitz 34 im v/es entlichen keine Wirkung und der Antrieb kann in der oben beschriebenen Weise betätigt oder nicht betätigt werden;während des Betriebes jedoch wirkt der Kolbenrand mit dem Führungsgehäuse 31 und die Kolbenstange 5 mit den Wänden, die die Öffnung 6 in der Führungskappe bilden, zusammen, um eine lineare Bewegung des Kolbens und der Kolbenstange aufrechtzuerhalten und dienen der genauen Unterstützung des Trennwandkappenteils

Ein übermäßiger Druck, der in der Fluidkammer 14 des thermischen Antriebs 30 aufgebaut wird, bewirkt, daß die Trennwand 10 sich an ihrer ringförmigen Faltung 23 in der oben beschriebenen Weise streckt, und die Trennwand schließlich an der ringförmigen Faltung und vorzugsweise an dem Schlitz 34 reißt oder

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platzt, um das Fluid durch den Schlitz 34 und den Spielraum der Öffnung 6 freizugeben. Der Druck, bei dem das Platzen erfolgt, kann beispielsweise durch die Größe'des Schlitzes 34 und/oder durch die Zusammensetzung der Trennwand bestimmt werden. Durch das Platzen ermöglicht es der Druck in der Fluidkammer 14, daß der Kolben von der vorderen Endwand der Führungskappe 3 leicht nach innen bewegt wird oder die Feder 26 kann verhindern, daß der Kolben gegen diese Endwand andrückt, so daß die flache ringförmige Wand 35 nicht mit diesem abdichtet und eine Druckentlastung verhindert. Wahlweise kann der Schlitz 34 zu dem Schlitz 25 der Rückführfeder geschnitten sein, um eine Fluidverbindung mit dem Spielraum an der Öffnung 6 zu schaffen oder eine zusätzliche, nicht dargestellte, Ausnehmung für das Platzen kann in der vorderen Endwand 7 der Führungskappe 31 ausgebildet sein.

Es wird nun besonders auf die Fig. 4 und 4A Bezug genommen, in denen ein thermischer Antrieb 40 dargestellt ist, wie er dem oben beschriebenen thermischen Antrieb 1 ähnlich ist, mit Ausnahme der Ausbildung der Führungskappe 41 und die normale Betriebsweise des thermischen Antriebs 40 ist ähnlich der oben mit Bezug auf den thermischen Antrieb 1 beschriebenen. Die Führungskappe 41 ist bei 42 ringförmig abgestuft, und die ringförmige Abstufung wird durch einen Wulst 43, dessen Form am deutlichsten in der Fig. 4A dargestellt ist,unterbrochen. Wenn der thermische Antrieb 40 überlastet wird, kann sich die Trennwand 10 an ihrer ringförmigen Faltung strecken, bis im wesentlichen alle Teile der Trennwand an der ringförmigen Abstufung 42 abgestützt sind, außer dem Teil der Trennwand, der sich weiter in die weitere Lücke erstrecken kann, die durch den

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Wulst 43 gebildet wird, und der zuletzt genannte Teil der Trennwand neigt dazu zu platzen, um den Druck in der Fluidkammer zu entlasten. Das überflüssige Fluid kann entweder durch den Zwischenraum der Öffnung 6, wie weiter oben mit Bezug auf den thermischen Antrieb 30 der Fig. 3 beschrieben,oder durch eine zusätzliche Fluidentlastungsöffnung in dem Wulst 43 abgeführt werden.

In Fig. 5 ist der allgemein mit 50 bezeichnete Antrieb ähnlich dem oben beschriebenen Antrieb 1 mit Ausnahme der Ausbildung der FUhrungskappe 51 und des Kolbens 52. Die Führungskappe 51 hat zwei im wesentlichen zylindrische Teile 53, 54, die an einer festen ringförmigen Abstufung 55 verbunden sind. Weiterhin hat der Kolben 52 einen Längsschlitz 56, der in seinem im übrigen im wesentlichen festen Umfang vorgesehen ist. Der Schlitz 56 kann parallele oder winklige Seiten haben, wie jeweils am deutlichsten in den Fig. 5A und 5B zu sehen ist, wobei die parallelen Seiten 57a, 58a des Schlitzes 56a in dem Kolben 52a in der ersten und die winkligen oder geneigten Seiten des Schlitzes 56b in einem Kolben 52b bei 57b, 58b der letzteren gezeigt sind. Die Kolben 52a, 52b, die jeweils in den Fig. 5A und 5B dargestellt sind, entsprechen dem Kolben 52 des in der Fig. 5 dargestellten thermischen Antriebs 50, wobei der einzige Unterschied die besondere Form der jeweiligen Schlitze 56a, 56b ist und jeder Kolben kann in dem thermischen Antrieb 50 benutzt werden, abhängig von dem gewünschten Druck, bei dem das Platzen auftritt und/oder den Charakteristika des thermischen Antriebs 50.

Die Betriebsweise des thermischen Antriebs 50 ist unter normalen Bedingungen im wesentlichen die gleiche wie oben unter

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Bezugnahme auf den thermischen Antrieb 1 der Fig. 1 beschrieben. Wenn sich ein übermäßiger Druck in der Fluidkammer 14 aufbaut, deformiert sich der Teil des Trennv/andteiles 21, der oberhalb des Kolbenschlitzes 56 angeordnet ist,in diesen hinein und platzt schließlich, um Fluid zu dem Zwischenraum,der bei der Öffnung 6 in der vorderen Endwand 7 der Führungskappe 53 vorgesehen ist, über den zylindrischen Schlitz 25 der Rückholfeder im Kolben 52 freizugeben.

Es ist nun verständlich, daß die vorliegende Erfindung ein gesteuertes Platzen oder Druckentlasten in einer Fluidantriebsvorrichtung schafft, ohne Rücksicht darauf, ob diese Vorrichtung durch Verwendung eines äußeren Fluids, der Anwendung von Hitze oder Kälte, der Anwendung einer elektrischen Kraft oder dergleichen betrieben wird. Beim Einbringen der vorliegenden Erfindung in einen Fluidantrieb halten die verschiedenen Teile des Antriebs in gewünschter Weise beim normalen Betrieb voll ihren Zusammenhalt; wenn jedoch anormale Bedingungen vorliegen, gleich welcher Ursache, die bewirken, daß sich ein unerwünschter übermäßiger Druck in dem Antrieb ausbildet, wird eine gesteuerte Druckentlastung geschaffen, indem eine selbständige oder zusammenwirkende Zerstörung ej.nes oder mehrerer Teile des Antriebs vorgesehen wird, während vorzugsweise der äußere Zusammenhalt des Antriebs aufrechterhalten wird.

Vorstehend ist eine Vorrichtung beschrieben, bei der ein übermäßiger Druck in einen Fluidantrieb durch gesteuerte Zerstörung der inneren ausdehnbaren Wand abgebaut wird, ohne den äußeren

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baulichen Zusammenhalt des Antriebs zu beschädigen. Beim Auftreten eines solchen anormalen übermäßigen Druckes in der Antrisbsdruckkammer kann sich die Zwischenwand, die sonst im wesentlichen abgestützt wird,an einer vorbekannten Stelle deformieren, bis sie bricht, um das Fluid aus der Druckkammer freizugeben. In einer Ausbildungsform weist die Erfindung eine Öffnung in der Antriebsführungskappe auf und in anderen Formen sind Öffnungen in dem Antriebskolben oder eine Vergrößerung in einem Teil der Führungskappe vorgesehen.

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Claims

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j 1.jFluidantriebsvorrichtung, gekennzeichnet durch einen Körper, ^-^ ein ausdehnbares Mittel in dichtem Eingriff mit diesem Körper, um eine Druckkammer mit veränderlichem Volumen zu schaffen, wobei das ausdehnbare Mittel bezüglich des Körpers bewegbar ist, um Änderungen des Volumens der Druckkammer zu bewirken, und auf diese ¥eise normale Druckänderungen in der Druckkammer in mechanische Energie umzuwandeln, und Mittel zum Entlasten des Drucks in der Druckkammer, wenn eine anormale Druckhöhe darin auftritt, der eine vorbestimmte Höhe überschreitet.
2. Fluidantriebsvorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß das ausdehnbare Mittel eine Zwischenwand aufweist und daß die Ausdehnungsmittel Mittel aufweisen, die ein gesteuertes Brechen der Trennwand erleichtern.
3. Fluidantriebsvorrichtung nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß zusätzlich Mittel vorgesehen sind, die einen Teil der Zwischenwand auf der von der Druckkammer abgewandten Seite unterstützen.
4. Fluidantriebsvorrichtung nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß die Unterstützungsmittel eine Führungskappe aufweisen, um die Ausdehnung der Zwischenwand zu begrenzen, und daß die Mittel zum Erleichtern des Brechens eine Öffnung in einem ansonsten die Zwischenwand abstützenden Teil der Führungskappe aufweist, und daß die Zwischenwand bei dieser Öffnung nicht abgestützt ist.

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5. Fluidantriet)svorrichtung nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß die Zwischenwand ein Kappenteil auf\>/eist, das sich in die Druckkammer erstreckt, und eine ringförmige Faltung, entlang der die Zwischenwand abrollen kann, um die Erstreckung zu verändern, um eine entsprechende Veränderung des Volumens der Druckkammer zu bewirken, und daß die Abstützmittel einen Kolben aufweisen, der in abstützender Berührung mit dem Z\tfischenwandkappenteil ist.
6. Fluidantriebsvorrichtung nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, daß die Zwischenwand einen äußeren im allgemeinen zylindrischen Stützteil aufweist, der im wesentlichen vollständig von der Führungskappe gestützt ist, daß der Kolben im wesentlichen vollständig den FUhrungskappenteil abstützt, daß die ringförmige Faltung normalerweise nicht unterstützt ist und daß die_ Öffnung, die in der Führungskappe angeordnet ist, um einem'· Teil der Zwischenwand an der ringförmigen Faltung zu ermöglichen, sich hindurchzuerstrecken, infolge eines anormalen Druckes in der Druckkammer.
7. Fluidantriebsvorrichtung nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, daß die Führungskappe einen Abstufungsteil aufweist, der die maximale Erstreckung der ringförmigen Faltung der Zwischenwand begrenzt, und daß die Öffnung zumindest teilweise in diesem Stufenteil angeordnet ist.
8. Fluidantriebsvorrichtung nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß die Abstützmittel eine Führungskappe aufweisen, um allgemein die Zwischenwand für eine lineare Bewegung zu begrenzen.

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9. Fluidantriebsvorrichtung nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, daß die Abstützmittel einen Kolben aufweisen, der in stützendem Eingriff mit einem Teil der Zwischenwand ist, daß die Mittel zum Erleichtern eines Bruches eine Öffnung in einem ansonsten normalerweise zwischenwandgestützten Teil des Kolbens aufweisen, und daß die Zwischenwand an der Öffnung nicht gestützt und in der Lage ist zu brechen und das Fluid dadurch freizugeben, wenn ein anormaler Druck in der Druckkammer auftritt«
10. Fluidantriebsvorrichtung nach Anspruch 9, dadurch gekennzeichnet, daß eine Kolbenstange vorgesehen ist, die ein Teil aufweist, das sich durch die Öffnung in der Führungskappe hindurcherstreckt, um mechanische Bewegungen des Kolbens zu einer Stelle außerhalb der Führungskappe zu übertragen, und daß ein Zwischenraum zwischen der Kolbenstange und der Führungskappenöffnung vorgesehen ist, um einen Ausgangsdurchflußweg zu schaffen für das Fluid, das durch die gebrochene Zwischenwand freigegeben ist.
11. Fluidantriebsvorrichtung nach Anspruch 9, dadurch gekennzeichnet, daß der Kolben ein Randteil aufweist, das ein äußeres Profil aufweist, das im wesentlichen dem inneren Profil der Führungskappe entspricht, wodurch das Randteil und die Führungskappe zusammenwirken, um eine Führung für eine lineare Bewegung des Kolbens in der Führungskappe zu schaffen, und daß die Öffnung in dem Randteil des Kolbens vorgesehen ist.

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12. Fluidantriebsvorrichtung nach Anspruch 11, dadurch gekennzeichnet, daß die Zwischenwand ein Kappenteil aufweist, das sich in die Druckkammer erstreckt und eine ringförmige Faltung,entlang der die Zwischenwand abrollen kann, um die Erstreckung zu verändern, um eine entsprechende Veränderung des "Volumens der Druckkammer zu bewirken, daß der Kolben In abstützender Berührung mit dem Zwischenwandkappenteil ist, und daß der Kolbenrandteil in der Lage ist, eine Stütsfunktion für die ringförmige Faltung zu übernehmen..
13. Fluidantriebsvorrichtung nach Anspruch 9, dadurch gekennzeichnet, daß die Zwischenwand ein Kappenteil aufweist, das sich in die Druckkammer erstreckt und eine ringförmige Faltung,entlang der die Zwischenwand abrollen kann, um eine entsprechende Änderung des Volumens der Druckkammer zu bewirken, daß der Kolben in abstützender Berührung mit dem Zwischenwandkappenteil ist, daß die Zwischenwand ein äußeres im wesentlichen zylindrisches Teil aufweist, das im wesentlichen vollständig von der Führungskappe abgestützt ist, daß der Kolben ein flaches Ende und eine im wesentlichen zylinderförmige Oberfläche aufweist, die im wesentlichen vollständig das Zwischenwandkappenteil stützt, und daß die Öffnung in dem Kolben einen im wesentlichen längsverlaufenden Schlitz /der im wesentlichen zylinderförmigen Oberfläche des Kolbens aufweist.
14. Fluidantriebsvorrichtung nach Anspruch 13, dadurch gekennzeichnet, daß der Kolben eine zylindrische Öffnung aufweist, in der eine Rückholfeder angeordnet ist, daß die Rückholfeder in Eingriff mit einem Teil der Führungskappe ist, um

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eine Kraft auf den Kolben auszuüben, die normalerweise die Erstreckung in die Druckkammer drückt, wenn die Fluidantriebsanordnung nicht betätigt ist, und daß ihr Längsschlitz in die zylindrische Öffnung geöffnet ist, um das Fluid dadurch freizugeben.
15. Fluidantriebsvorrichtung nach Anspruch 14, dadurch gekennzeichnet, daß die Längsseitenwände, die den Längsschlitz bestimmen, im wesentlichen parallel sind.
16. Fluidantriebsvorrichtung nach Anspruch 14, dadurch gekennzeichnet, daß die Längsseitenwände, die den Längsschlitz bestimmen, in einem spitzen Winkel zueinander stehen.
17. Fluidantriebsvorrichtung nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß die Abstützmittel eine Führungskappe aufweisen, um die Erstreckung der Zwischenwand zu begrenzen und diese für eine im allgemeinen lineare Bewegung zu führen, und einen Kolben, der in unterstützendem Eingriff mit einem Teil der Zwischenwand ist, daß der Kolben und die Führungskappe zusammenwirkende Teile haben, um im wesentlichen die maximale Erstreckung der Zwischenwand zu begrenzen, und daß die Mittel zum Erleichtern eines Bruches eine Erweiterung des zusammenwirkenden Teils der Führungskappe aufweisen, daß die Erweiterung eine weitere Erstreckung eines Teiles der Zwischenwand in diese hinein ermöglicht, wenn in der Druckkammer ein anormaler Druck auftritt.
18. Fluidantriebsvorrichtung nach Anspruch 17, dadurch gekennzeichnet, daß die Zwischenwand ein Kappenteil aufweist, das sich in die Druckkammer erstreckt und eine ringförmige Faltung, entlang der die Zwischenwand abrollen kann, um die Erstreckung zu verändern, um eine entsprechende Änderung des Volumens der Druckkammer zu bewirken, daß die Zwischenv/and einen äußeren zylindrischen Teil aufweist, der in einer Fluiddichtung mit dem" Körper endet, daß die Führungskappe zwei im wesentlichen zylindrische Teile aufweist, die an einer im wesentlichen ringförmigen Abstufung verbunden sind, daß der erste Teil mit größerem Durchmesser der Führungskappe normalerweise in stützendem Eingriff mit dem zylindrischen Teil der Zwischenwand ist, daß der Kolben normalerweise in stützenden Eingriff mit dem Zwischenwandkappenteil ist und in das zweite Teil der Führungskappe, das einen geringen Durchmesser aufweist, hineinbewegbar ist, daß der Kolben eine im wesentlichen zylinderförmige Oberfläche aufweist, die zusammen mit der Abstufung und dem zweiten Führungskappenteil die genannten zusammenwirkenden Teile bilden und daß die Vergrößerung eine Erstreckung des ersten Teiles mit größerem Durchmesser in den Bereich des zweiten Teiles mit geringerem Durchmesser der Führungskappe ermöglichen, um eine Erstreckung dort hinein eines begrenzten Teiles der Zwischenwand an deren ringförmiger Faltung zu ermöglichen, um diesen Zwischenwandteil zu zerbrechen, wenn ein anormaler Druck in der Druckkammer auftritt.
19. Fluidantriebsvorrichtung nach Anspruch 18, dadurch gekennzeichnet, daß eine Kolbenstange vorgesehen ist, die ein Teil aufweist, das sich durch eine öffnung in der Führungs-

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kappe erstreckt, mechanische Bewegungen des Kolbens zu einer Stelle-außerhalb der E'ührungskappe zu übertragen, und einen Zwischenraum zwischen der Kolbenstange und der Öffnung in der Führungskappe, um einen Ausflußweg für das durch den Zwischenwandbruch freigegebene Fluid zu schaffen.
20. Fluidantriebsvorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß eine temperaturabhängige Flüssigkeit die Druckkammer im wesentliehen füllt, wenn die Fluidantriebsvorrichtung in unbetätigtem Zustand ist, und Mittel zum Aufbringen von Wärme auf die Flüssigkeit, wodurch eine Verdampfung und Ausdehnung zumindest eines Teiles derselben bewirkt wird, um eine entsprechende Zunahme des Fluiddruckes in der Druckkammer zu bewirken.
21. Fluidantriebsvorrichtung, gekennzeichnet durch einen Körper und ein ausdehnbares Mittel in dichtem Eingriff mit dem Körper, um eine Druckkammer mit variablem Volumen zu schaffen, wobei das ausdehnbare Mittel bezüglich des Körpers beweglich ist, um Änderungen im Volumen der Druckkammer zu bewirken und so Druckänderungen in der Druckkammer in mechanische Energie umzuwandeln, wobei Mittel vorgesehen sind, um den Druck in der Druckkammer abzubauen, wenn der Druck darin eine Höhe annimmt, die eine vorbestimmte Höhe überschreitet.

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