DE2913425C2

DE2913425C2 - Dehnstoffelement

Info

Publication number: DE2913425C2
Application number: DE2913425A
Authority: DE
Inventors: Henning Dr.-Ing. 5860 Iserlohn Altmann
Original assignee: Friedrich Grohe Armaturenfabrik GmbH and Co
Current assignee: Grohe Water Technology AG and Co KG
Priority date: 1979-04-04
Filing date: 1979-04-04
Publication date: 1982-09-02
Also published as: DE2913425A1; GB2046906A; GB2046906B; FR2456943A1; DK545679A; SE8002196L; IT1140833B; IT8021158A0

Description

Die Erfindung betrifft ein thermisches Dehnstoffelement, insbesondere für Kalt- und Warmwasser mischende Ventile für den Sanitärbereich und ein Verfahren zu dessen Herstellung. Es sind eine Vielzahl von Dehnstoffelementen zur Regelung von Mischventilen bekannt. Man unterscheidet hierbei im wesentlichen drei Hauptgruppen

1. Wachselemente mit einem Verdrängungskolben

2. Flüssigkeitsgefüllte Metallbälge

3. Bimetallelemente.

Diese bekannten Einrichtungen erfüllen jedoch nur unvollkommen die Anforderungen, die an ein im Sanitärbereich eingesetztes Mischventil gestellt werden, insbesondere hinsichtlich einer schnellen Ansprechempfindlichkeit, einer über einen langen Zeitraum gleichbleibenden Funktionsfähigkeit sowie einer relativ großen mit dem Element erzeugbaren Stellkraft.

Die im Handel erhältlichen Waoiselemente haben einen Verdrängungskolben, über den die Stellgröße abgegeben wird. Zwischen dem Verdrängungskolben und dem Dehnstoff ist zur Abdichtung ein Gummiübertragungsglied vorgesehen. Neben einem relativ trägen Zeitverhalten (große Zeitkonstante) zeigen die Elemente nach einer längeren Benutzungsdauer in ihrer Funktion eine Hysterese und Auslenkungsverluste auf.

Bei den flüssigkeitsgefüllten Metallbälgen zeigt sich ein ungünstiges Ansprechverhalten, welches zu einem großen Teil durch ihr relativ großes Volumen verursacht wird. Darüber hinaus erfordert der Einsatz von flüssigkeitsgefüllten Metallbälgen in der Regel eine relativ große Baugröße des Ventils.

Bimetallelemente zeigen zwar ein sehr schnelles Ansprechen auf Temperaturänderungen, sie können aber aufgrund ihrer geringen Steifheit nur kleine Stellkräfte abgeben.

Aus der DE-OS 21 51 776 ist ein thermostatisch^". Ausdehnungselement für Wassermischventile bekannt, das im wesentlichen von einer langgestreckten, relativ

dickwandigen Hülse, einer koaxial zugeordneten Rohrschlange sowie einem im Inneren der Hülse angeordneten Arbeitsbalg gebildet ist. Hierbei müssen die einzelnen Teile dicht mittels Verlötung verbunden werden. Diese Verlötungen sind jedoch einerseits recht aufwendig und kostenträchtig und zum andern anfällig gegenüber Bruch und Undichtigkeiten.

Ferner ist aus der DE-OS 23 OO 346 eine selbstüberwachende Betätigungsvorrichtung mit einem von einer Membran unterteilten Zweikammerkörper, in dessen Kammern jeweils Gase oder Dämpfe hermetisch abgeschlossen sind, bekannt. Der Dehnstoff ist hierbei in einem tellerförmigen Gehäuse angeordnet, wobei die Stellgröße mit Hilfe eines Wellrohrs über ein Betätigungsglied abgegeben wird.

Schließlich sind aus den Druckschriften DE-AS 22 20 340 und DE-OS 20 38 344 thermische Dehnsioffelemente mit tellerförmigem Arbeitsteil für andere Einsatzgebiete bekannt.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, ein auf Temperaturänderungen schnell ansprechendes, über einen langen Zeitraum ohne Hysterese und Auslenkungsver.'uste arbeitendes, eine relativ große Stellkraft erzeugendes Dehnstoffelement zu schaffen sowie ein Verfahren zur Herstellung des Dehnstoffelements zu benennen.

Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß durch die im kennzeichnenden Teil des Anspruchs 1 bzw. des Anspruchs 11 angegebenen Merkmale gelöst.

Weitere Ausgestaltungen der Erfindung sind in den Unteransprüchen dargelegt.

Mit diesem erfindungsgemäß ausgebildeten Dchnstoffelement wird erreicht, daß die Ausdehnung eines relativ großen Dehnstoffvolumens in einem tellerförmigen Gehäuse auf ein im Durchmesser wesentlich geringeres selbstelastisches Wellrohr umgesetzt wird. Das so festgelegte hohe Übersetzungsverhältnis wird sowohl durch das Durchmesser- als auch durch das Voluminaverhälmis zwischen Gehäuse und Wellrohr erreicht. Damit sich bei Temperaturänderungen die Ausdehnung des Dehnstoffes nur auf das dafür bestimmte und ausgelegte Wellrohr überträgt, ist das tellerförmige Gehäuse starr ausgebildet. Das geringe Höhen/Durchmesserverhältnis des Gehäuses ergibt nicht nur für die Aufnahme von Temperaturänderungen günstige große Oberflächen, sondern auch relativ kurze Temperaturübertragungswege innerhalb des Dehnstoffes. Beide Sachverhalte zusammen führen zu einem schnellen Reagieren bei Temperaturänderungen.

Durch diese Bauweise wird ein kleinbauendes Dehnstoffelement erreicht, das sich durch ein großes Arbeitsvermögen in Verbindung mit über die Lebensdauer gleichbleibenden Eigenschaften ohne Hysterese und Hubverluste auszeichnet.

Mit dem Herstellungsverfahren kann das Dehnstoffelement kostengünstig und sicher mit Dehnstoff gefüllt und verschlossen werden.

Ausführungsbeispiele der Erfindung sind in der Zeichnung dargestellt und werden im folgenden näher beschrieben. Es zeigt

Fig. 1 die Einzelteile eines Dehnstoffelements im Längsschnitt;

Fig. 2 eine Draufsicht auf das Dehnstoffelement gemäß F i g. 1 teilweise geschnitten;

Fig.3 das gefüllte und verschweißte Dehnstoffelement gemäß F i g. 1 im Längsschnitt;

F i g. 4 ein anderes Dehnstoffelement im Längsschnitt, wobei in der linken Hälfte das tiefgezogene Einzelteil, in der rechten Hälfte das fertige, gefüllte und verschweißte Del.nstoffelement dargestellt ist.

Das in den F i g. 1 bis 3 gezeigte Dehnstoffelement ist rotationssymmetrisch aufgebaut und besteht im wesentlichen aus einem starren, tellerförmigen Gehäuse 1,

ίο welches von einem Bodenieil Xa und einem Deckel 2 gebildet wird, an dessen Stirnflächen zur Vergrößerung der Steifigkeit und der Oberfläche Eindrückungen 4 ausgebildet sind. An einem außen umlaufenden Flansch 5 liegen Deckel 2 und Bodenteil la dicht aneinander.

Zentral in dem Deckel 2 ist außerdem eine zylindrische Eindrückung 6 eingeformt, in deren Wandung Öffnungen 7 für den Durchtritt des Dehnstoffes eingebracht sind und dessen Stirnfläche am Bodenteil la aufliegt. Konzentrisch zu der zylindrischen Eindrückung 6 ist an der Außenseite des Deckels 2 ein weiterer Flansch 8 angeformt, an dem ein Wellrohr 3 mit seinem Flansch 11 zugeordnet ist. Die Herstellung des Dehnstoffelements erfolgt in der Weise, daß zunächst das Bodenteil la mit dem Deckel 2 an der Stirnseite der zylindrischen Eindrückung 6 verschweißt wird. Danach erfolgt eine Verschweißung an dem außen umlaufenden Flansch 5 von Deckel 2 und Bodenteil la. Das so hergestellte Teilgehäuse wird mit flüssigem, elektrisch nicht leitenden Fluorkohlenwasserstol'f als Dehnsubstanz aufgefüllt und mit dem ebenfalls gefüllten einseitig verschlossenen Wellrohr 3 in einem Bad aus Dehnsubstanz an den Flanschen 8,11 dicht verschweißt. Der nunmehr durch die ringförmigen Schweißstellen 9 in dem Gehäuse 1 hermetisch abgeschlossene Dehnstoff

J5 10, siehe insbesondere Fig.3, bewirkt bei einer Änderung der Umgebungstemperatur, daß unmittelbar die erfühlte Temperaturänderung in eine Auslenkung bzw. Längenänderung des Wellrohrs umgesetzt wird. Durch ein Aneinanderreihen von mehreren erfindungsgemäßen Dehnstoffelementen kann die Auslenkung addiert werden, so daß bei relativ großer Stellkraft ein sehr langer Hub erzielt werden kann.

Selbstverständlich können die erforderlichen dichten Verbindungen an dem Gehäuse des Dehnstoffelements

^ auch durch Bördeln, Kanten etc. hergestellt werden. Hierbei kann auch ein elektrisch leitender Dehnstoff verwendet werden.

In der Fig.4 ist ein anderes Ausführungsbeispiel eines Dehnstoffelements gezeigt.

Das Gehäuse 20 wird hierbei von zwei gleichartigen, schalenförmigen Formteilen 21 gebildet. Jedes Formteil 21 ist einstückig ausgebildet und vorteilhaft aus einer Platine im Tiefziehverfahren geformt, wobei im Zentrum ein durch Abstrecken (siehe linke Hälfte der Fig. 4) erzeugter Ansatz 22 hergestellt wird, der im Anschluß zu einem Wellrohr 3 umformbar ist. Damit das Gehäuse 20 die erforderliche Starrheit aufweist, sind die Stirnflächen 24 kalottenförmig nach innen gewölbt.

Bei der Montage werden zunäcnst die beiden Formteile 21 mit flüssigem Dehnstoff gefüllt und anschließend in einem Bad aus flüssigem Dehnstoff an den Flanschen 23 mittels einer ringförmigen Schweißstelle 9 dicht verbunden.

Hierzu 2 Blatt Zeichnungen

Claims

Patentansprüche:

1. Thermisches Dehnstoff element für Kalt- und Warmwasser mischende Ventile für den Sanitärbereich, dadurch gekennzeichnet, daß der Dehnstoff im wesentlichen in einem starren, tellerförmigen Gehäuse (1, 20) mit relativ zu den Abmessungen der Stirnflächen geringer Bauhöhe angeordnet ist, wobei an der einen oder an beiden Stirnflächen des Gehäuses ein Wellrohr (3) zur Abgabe der Stellgröße vorgesehen ist.

2. Thermisches Dehnstoffelement nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß das Gehäuse (1)3υ5ε'ιπεπι Bodenteil (la^und einem Deckel (2) mit einem als Wellrohr (3) ausgebildeten Fortsatz besteht, wobei die Stirnflächen von Deckel (2) und Bodenteil (ia) mit als Verstärkungsrippen wirkenden Eindrückungen (4) versehen sind.

3. Thermisches Dehnstoffelement nach den Ansprüchen 1 bis 2, dadurch gekennzeichnet, daß das Gehäuse (1) rotationssymmetrisch ausgebildet ist und der Deckel (2) koaxial eine zylindrische Eindrückung (6) hat, deren Stirnseite mit dem Bodenteil (ia) verbunden ist, wobei in der zylindrischen Wandung Öffnungen (7) vorgesehen sind.

4. Thermisches Dehnstoffelemenet nach den Ansprüchen 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß das Bodenteil (ta) und der Deckel (2) mit einem umlaufenden Flansch (5) und an der Stirnseite der Eindrückung (6) sowie das Wellrohr (3) konzentrisch zur Eindrückung (6) mit dem Deckel (2) an einem Flansch (8) unlösbar miteinander dicht verbunden sind.

5. Thermisches Dehnstoffelement nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß das Gehäuse (20) aus zwei gleichartigen, schalenförmigen Formteilen (21) besteht, an denen jeweils ein als Wellrohr (3) geformter Ansatz (22) ausgebildet ist, und daß die beiden Formteile (21) an umlaufenden Flanschen (23) unlösbar miteinander verbunden sind.

6. Thermisches Dehnstoffelement nach den Ansprüchen 1,2 und 5, dadurch gekennzeichnet, daß die Formteile (21) an den Stirnflächen (24) kalottenförmig nach innen gewölbt sind.

7. Thermisches Dehnstoffelement nach den Ansprüchen 1, 2, 5 und 6, dadurch gekennzeichnet, daß das Formteil (21) einstückig ausgebildet ist.

8. Thermisches Dehnstoffelement nach den Ansprüchen 4, 5, 6 und 7, dadurch gekennzeichnet, daß die Einzelteile an den Verbindungsstellen verschweißt sind.

9. Thermisches Dehnstoffelement nach den Ansprächen 4, 5, 6 und 7, dadurch gekennzeichnet, daß die Einzelteile an den Verbindungsstellen durch Verbördeln oder dergleichen miteinander verbunden sind.

10. Thermisches Dehnstoffelement nach den Ansprüchen 1 bis 9, dadurch gekennzeichnet, daß als Dehnstoff eine elektrisch nicht leitende Substanz, z. B. Fluorkohlenwasserstoff, eingesetzt ist.

11. Verfahren zur Herstellung des thermischen Dehnstoffelements nach den Ansprüchen 1 bis 10, dadurch gekennzeichnet, daß die Einzelteile des Gehäuses in einem Bad aus in flüssigem Aggregatzustand befindlichen Dehnstoff miteinander dicht verbunden werden.

Ί2. Verfahren nach Anspruch 1 !,dadurch gekennzeichnet, daß zunächst die Stirnseite der zylindrischen Eindrückung (6) am Deckel (2) mit dem Bodenteil (ia) verschweißt wird und dann die Verschweißung an dem außen herumlaufenden Flansch (5) erfolgt, daß danach das hergestellte Teilgehäuse mit flüssigem Dehnstoff gefüllt wird und im Anschluß das ebenfalls mit Dehnstoff gefüllte Wellrohr (3) in einem Bad von flüssigem Dehnstoff mit dem Teilgehäuse am Flansch (8) dicht verschweißt wird.

ίο 13. Verfahren nach Anspruch 11, dadurch gekennzeichnet, daß die Formteile (21) aus einer Platine im Tiefziehverfahren hergestellt werden, wobei im Zentrum durch Abstreckung ein Ansatz (22) erzeugt wird, der im Anschluß zu einem Wellrohr (3) umgeformt wird, und daß zwei mit flüssigem Dehnstoff gefüllte Formteile (21) in einem Bad von flüssigem Dehnstoff an den Flanschen (23) zu einem Gehäuse (20) dicht verschweißt werden.

14. Thermisches Dehnstoffelement nach den Ansprüchen 1 bis 10, dadurch gekennzeichnet, daß mehrere Dehnstoffelemente zu einer Säule aneinandergelagert sind, derart, daß die temperaturabhängigen Auslenkungen der Einzelelemente sich zu einer Stellgröße addieren.