DE2901370C2

DE2901370C2 - Thermostatisches Dehnstoff-Arbeitselement

Info

Publication number: DE2901370C2
Application number: DE2901370A
Authority: DE
Inventors: Josef Gossau Schmucki
Original assignee: Elektrowatt AG
Current assignee: Siemens Building Technologies AG
Priority date: 1978-02-03
Filing date: 1979-01-15
Publication date: 1986-02-13
Also published as: NL185035B; FR2416368A1; DK148721B; DK148721C; NL7900577A; SE7900431L; AT380571B; ATA63679A; IT1110083B; GB2014308B; US4207767A; FR2416368B1; SE426885B; CH621424A5; IT7919740A0; DK44879A; GB2014308A; DE2901370A1

Description

Die Erfindung geht aus von einem thermostatischem Dehnstoff-Arbeitselement mit einem in einem Gehäuse eingeschlossenen Dehnstoffkörper aus einem Kunststoff und mit einem an einem Ende zugespitzten Arbeitsstift, der sich mit seinem zugespitzten Ende in eine Bohrung des Dehnstoffkörpers erstreckt wodurch der Arbeitsstift bei thermischer Ausdehnung des Dehnstoffkörpers aus diesem heraus verdrängt wird, wobei das Gehäuse an seinem offenen Ende mit einem im Gehäuse festgelegten Verschlußstopfen versehen ist, dessen Bohrung größer ist als der Schaftdurchmesser des Arbeits-Stiftes und wobei der dadurch entstandene Ringspalt durch eine Ringscheibe abgedeckt ist

Ein derartiges thermostatisches Dehnstoff-Arbeitselement ist aus der GB-PS 9 36 163 bekannt.

Bei diesem Dehnstoff-Arbeitselement ist der Arbeitsstift in der Bohrung des direkt an den Dehnstoffkörper angrenzenden Verschlußstopfens gleitend gelagert Eine einwandfreie Funktion dieses bekannten Dehnstoff-Arbeitselementes ist nur dann gewährleistet, wenn die Bohrung zur Aufnahme des Arbeitsstiftes im Dehnstoffkörper mit der Bohrung des Verschlußstopfens exakt fluchtet Ist diese Bedingung nicht erfüllt, so verklemmt der Arbeitsstift bei der Ausdehnung des Dehnstoffkörpers, was zumindest dazu führt, daß der Hub des Arbeitsstiftes nicht mehr direkt proportional zur Wärmeenergie ist, die dem Arbeitselement zugeführt wird. Im Extremfall wird der axiale Hub des Arbeitsstiftes vollständig verhindert.

Ein weiteres thermostatisches Dehnstoff-Arbeitselement ist aus der US-PS 38 32 850 bekannt. Bei diesem bekannten Dehnstoff-Arbeitselement wird als temperaturempfindliches Medium eine in einem Gehäuse eingeschlossene Flüssigkeit verwendet, die über eine Gummischeide auf einen Arbeitsstift einwirkt der gleitend in der Bohrung eines Gehäuse-Verschlußstopfens eingesetzt ist Wird die Flüssigkeit erwärmt so steigt der Druck auf die Gummischeide im Gehäuse und der Arbeitsstift wird gegen den Reibschluß zwischen der Innenseite der Gummischeide und der Außenseite des Arbeitsstiftes aus dem Gehäuse verdrängt Bereits kleine Bereiche unterschiedlicher Rauhigkeit der Arbeitsstift-Oberfläche oder der Gummischeiden-Innenseite führen dazu, daß der Arbeitsstift nicht mehr exakt axial durch die Bohrung des Verschlußstopfens verdrängt wird, so daß auch bei diesem Arbeitselement die Gefahr der Verklemmung des Arbeitsstiftes im Verschlußstopfen besteht

Die Aufgabe der Erfindung besteht mithin darin, ein thermostatisches Dehnstoff-Arbeitselement nach dem Oberbegriff des Patentanspruchs 1 zu schaffen, das auch bei größeren Fabrikationstoleranzen einwandfrei arbeitet

Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß dadurch gelöst daß die Ringscheibe in Axialrichtung zwischen Dehnstoffkörper und Verschlußstopfen quer zur Hubrichtung des Arbeitsstiftes verschiebbar angeordnet ist

Dadurch wird erreicht, daß eir Verkanten des Arbeitsstiftes während dessen Hubs toleriert werden kann, was den Vorteil bietet, daß das Dehnstoff-Arbeitselement auch dann einwandfrei arbeitet wenn die Bohrung für den Arbeitsstift im Dehnstoffkörper nicht exakt mit der Bohrung des Verschlußstopfens fluchtet

Die Erfindung wird nachfolgend anhand von Beispielen unter Bezugnahme auf die Zeichnung erläutert; in dieser zeigt

F i g. 1 einen Längsschnitt durch ein thermostatisches Dehnstoff-Arbeitselement, und

F i g. 2 einen Längsschnitt durch einen Teil einer Ausführungsvariante.

Das in der Zeichnung dargestellte thermostatische Dehnstoff-Arbeitselement 10 besitzt ein Gehäuse 11, das seinerseits im wesentlichen aus einer einerends geschlossenen Hülse 12 und einem deren offenes Ende 14 verschließenden Verschlußstopfen 13 aufgebaut ist In dem von der Hülse 12 und dem Verschlußstopfen 13 umschlossenen Raum 15 ist ein Dehnstoffkörper 16, z. B. aus einem polymerisierten Fluorkohlenwasserstoff, wie PTFE, angeordnet in welchem eine Sackbohrung 17 mit zugespitztem Bohrungsende ausgebildet ist In diese Sackbohrung 17 erstreckt sich das eine, mit einer Spitze

18 versehene Ende eines im wesentlichen zylindrischen Arbeitsstiftes 19, der sich unter Freilassung eines Ringspaltes 20 durch eine Bohrung oder öffnung 21 in dem Verschlußstopfen 13 und mithin aus dem Gehäuse 11 hinauserstreckt

Der Verschlußstopfen 13 ist mittels eines durchbohrten Gewindestopfens 23 (durch den sich der Arbeitsstift

19 ebenfalls erstreckt) gegen den Dehnstoffkörper 16 hin vorgespannt, welcher Gewindestopfen 23 in ein Innengewinde 22 im Bereich des offenen Endes 14 der Hülse 12 eingeschraubt ist. Zwischen der Öffnung 21 und der dieser zugekehrten Stirnseite des Dehnstoffkörpers 16 ist der Arbeitsstift 19 von einer auf diesem im Gleitsitz — also ohne nennenswertes Spiel — sitzenden Ringscheibe 24 umschlossen, deren Außendurchmesser kleiner als der Innendurchmesser des Raumes 15 ist. Die Ringscheibe 24 ist also mit einer Bohrung 25 versehen, welche in bezug auf den Arbeitsstift 19 ein Spiel aufweist, das gerade eine Axialverschiebung des Arbeitsstiftes 19 zuläßt. Die Ringscheibe 24 überdeckt somit das innere Ende des Ringspaltes 20 und ist außerdem

29 Ol 370

quer zur Hubrichtung des Arbeitsstiftes 19 verschiebbar.

Die Ringscheibe 24 ermöglicht somit einerseits, den Durchmesser der öffnung 21 so groß ?u wählen, daß ein Verklemmen des infolge von Fabrikationsungenauigkeiten möglicherweise nicht rein axial verdrängten Arbeitsstiftes 19 verhindert wird und »dichtet« andererseits den durch Erweiterung der öffnung 21 breiter gewordenen Ringspalt 20 gegen den Dehnstoffkörper 16 ab, so daß dessen Material auch unter extremen Druckbedingungen nicht durch diesen Ringspalt 20 wegfließen kann. Schließlich überträgt die Ringscheibe 24 auch den vom Gewindestopfen 23 ausgehenden Druck auf den Dehnstoffkörper 16, so daß dieser schon bei der Montage oder in kaltem Zustand soweit verformt werden kann, daß praktisch keine Lufteinschlüsse mehr vorhanden sind.

Bei thermischer Ausdehnung des Dehnstoffkörpers 16 wird der Arbeitsstift 19 aus diesem herausverdrängt Wenn nun diese Verdrängung — wie erwähnt — nicht in rein axialer Richtung des Arbeitsstiftes 19 erfolgt, verklemmt sich dieser nicht nur in der öffnung 21 nicht, sondern er kann, wie mit der gestrichelten Linie 26 stark übertrieben dargestellt, im Zuge des axialen Hubes auch seine Achsrichtung ändern. Es ist jedoch zu beachten, daß diese quer zur Achs- oder Hubrichtung des Arbeitsstiftes 19 erfolgenden Bewegungen oder Auslenkungen im Vergleich zur Bewegung in axialer Richtung stets ganz erheblich geringer sind.

Das in F i g. 1 dargestellte thermostatische Dehnstoff-Arbeitselement 10 ist für eine Anwendung als linearer Servomotor, z. B. zur Betätigung eines nicht dargestellten Ventiles mittels des Arbeitsstiftes 19 bestimmt Zu diesem Zweck ist die Außenseite der Hülse 12 mit einer elektrischen Heizwicklung 27 bewickelt die über ihre Anschlüsse 28 und 29 und über ein Steuerorgan 30 an eine Heizspannung anschließbar ist Der Hub des Arbeitsstiftes 19 steht also — innerhalb bestimmter Grenzen — in Abhängigkeit der Höhe der Heizspannung. Die Ausführungsform der F i g. 2 unterscheidet sich von jener der F i g. 1 im wesentlichen dadurch, daß die Dicke der Ringscheibe 24 erheblich geringer als der Durchmesser des Arbeitsstiftes 19 ist und daß ihre Bohrung 25' ein balliges Längsprofil hat, womit nicht nur eine Verschiebung sondern auch eine Auslenkung der Achse des Stiftes möglich ist In diesem Falle kann die Ringscheibe 24, wie in der oberen Hälfte der F i g. 2 angedeutet, auch einen dem Innendurchmesser des offenen Endes 14 nahezu entsprechenden Außendurchmesser aufweisen.

50

Hierzu 1 Blatt Zeichnungen

55

60

65

Claims

29 Ol Patentansprüche:

1. Thermostatisches Dehnstoff-Arbeitselement mit einem in einem Gehäuse eingeschlossenen Dehnstoffkörper aus einem Kunststoff und mit einem an einem Ende zugespitzten Arbeitsstift, der sich mit seinem zugespitzten Ende in eine Bohrung des Dehnstoffkörpers erstreckt, wodurch der Arbeitsstift bei thermischer Ausdehnung des Dehn-Stoffkörpers aus diesem heraus verdrängt wird, wobei das Gehäuse an seinem offenen Ende mit einem im Gehäuse festgelegten Verschlußstopfen versehen ist, dessen Bohrung größer ist als der Schaftdurchmesser des Arbeitsstiftes und wobei der dadurch entstandene Ringspalt durch eine Ringscheibe abgedeckt ist, dadurch gekennzeichnet, daß die Ringscheibe (24) in Axialrichtung zwischen Dehnstoffkörper (16) und Verschlußstopfen (13) quer zur Hubrichtung des Arbeitsstiftes (19) verschiebbar angeordnet ist

2. Thermostatisches Dehnstoff-Arbeitselement nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Dicke der Ringscheibe (24) gleich oder geringer als der Außendurchmesser des Arbeitsstiftes (19) ist

3. Thermostatisches Dehnstoff-Arbeitselement nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet daß die den Arbeitsstift (19) umgebende Bohrung (25') in der Ringscheibe (24) ein balliges Längsprofil aufweist (F ig. 2).