DE3017138C2 - Verfahren zum Herstellen eines füllstutzenlosen Balgelements o.dgl. und Vorrichtung zur Durchführung dieses Verfahrens - Google Patents

Description

Die Erfindung bezieht sich auf ein Verfahren zum Herstellen eines füllstutzenlosen Balgelements od. dgL, insbesondere eines kombinierten Fühler- und Arbeitselementes eines thermostatischen Systems, bei dem eine membranartige Wand mit einem Gehäuse zur Bildung einer hermetisch abgeschlossenen Arbeitskammer miteinander verbunden werden und in die Arbeitskammer zuvor ein Füllmedium eingebracht wird, sowie auf eine Vorrichtung zur Durchführung dieses Verfahrens.

Es ist ein Verfahren dieser Art bekannt (FR-PS 13 06 689), bei dem die Arbeitskammer in einem napfartigen Gehäuse ausgebildet ist, das oben durch eine Kautschuk-Membran abgeschlossen Lit, welche durch Einpressen oder Umbördcin eines Aufsatzteils festgehalten wird. In die Arbeitskammer ist vor dem Verschließen eine das Füllmedium enthaltende Kapsel eingebracht worden, welche durch Hitze zerstört werden kann. Dieses Verfahren erlaubt es zwar, das Balgelement ohne Füllstutzen herzustellen. In der Arbeitskammer befinden sich dann aber noch Reste der Kapselwand, welche im Betrieb stören können.

Es ist ferner bekannt (DE-PS 27 18 609) ein Balgelement od. dgl. in der Weise herzustellen, daß die membranartige Wand, die als einseitig geschlossenes Wellrohr vorliegt, mit einem äußeren Ring aus schweißbarem Material verschweißt wird, worauf dieser Ring mit einer Schrägfläche eines napfartigen Gehäuses durch Druckschweißung längs einer Kreislinie verbunden wird. Zu diesem Zweck wird eine untere Elektrode mit einer Vertiefung zur Aufnahme des napfförmigen Gehäuses und eine obere Elektrode verwendet, die zur Erzeugung des erforderlichen Preßdrucks auf den Ring aufgedrückt wird.

Der Erfindung liegt die Aui ;abe zugrunde, ein Verfahren zum Herstellen eines füllstutzenlosen Balgelements od. dgl. der eingangs beschriebenen Art anzugeben, bei dem die Arbeitskammer keine Rückstände enthält.

Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß dadurch gelöst, daß die membranartige Wand und das Gehäuse in einem mit Füllmedium gefüllten Raum miteinander verbunden werden.
Auf diese Weise besteht die Atmosphäre innerhalb und außerhalb oes Balgelements aus Füllmedium. Infolgedessen ist auch nach dem Verschließen der Arbeitskammer in dieser Füllmedium eingeschlossen. Irgendwelche Rückstände aufgrund einer Kapselwand od. dgl. treten hierbei nicht auf. Die aufgrund des außerhalb des fertiggestellten Balgelements verbleibenden Füllmediums entstehenden Verluste können in Kauf genommen werden, da es keine Schwierigkeiten bereitet, sie klein zu halten, beispielsweise durch Wahl eines kleinen Raumes oder durch Absaugen des

Füllmediums vor dem öffnen des Raumes.

Günstig ist es. wenn der Raum nach dem Einbringen der miteinander zu verbindenden Teile evakuiert und dann mit dem Füllrhedium gefüllt wird* Es wird daher der gesamte Raum so behandelt, wie sonst die Arbeitskammer des Balgelements vor dem Einfüllen des Füllmediüms über den Füllstutzen-Desweiteren kann vor dem Evakuieren ein Spülmittel durch den Raum geleitet werden. Auf diese Weise

können die Teile des Balgelements unmittelbar vor dem Verbinden ein Höchstmaß an Reinheit erhalten.

Die membranartige Wand kann in bekannter Weise durch Druekschweißung längs einer Kreislinie mit dem Gehäuse verbunden werden. Diese Art der Schweißung führt in so kurzer Zeit zu einer dichten Verbindung, daß auch empfindliche Füllmedien keinerlei Beeinträchtigung erleiden. Ein weiterer Vorteil beim Schweißen liegt darin, daß das Füllrredium seinerseits in vielen Fällen als Schutzgas zu wirken vermag, so daß sich eine besonders saubere Schweißung ergibt.

Desweiteren kann die membranartige Wand zunächst mit einem Ring verbunden und dieser in dem mit dem Füllmedium gefüllten Raum mit dem Gehäuse verschweißt werden. Ein solcher Ring kann aus einem gut schweißbaren Material gewählt und mit höherer Kraft als die dünne Wand von der zugehörigen Elektrode belastet werden, was den Schweißarbeitsgang verkürzt.

Zur Durchführung des Verfahrens eignet sich eine Vorrichtung, bei der eine erste Elektrode mit einer -" Vertiefung zur Aufnahme des Gehäuses und eine zweite Elektrode zum Angriff an der membranartigen Wand axial gegeneinander verschiebbar sind, ν jnn erfindungsgemäß dafür gesorgt wird, daß der Raum zwischen den Elektroden mittels einer Dichtungsanord- 2*> nung nach außen hin abgedichtet und über eine absperrbare Leitung mit einer Füllmedium-Quelle verbunden ist.

Da das Verschweißen der eingelegten Teile des Balgelements ohne deren unmittelbare Handhabung möglich ist, kann man den Raum zwischen den Elektroden nach außen hin abdichten und .nit Füllmedium füllen. Hierbei braucht der Raum zwischen den Elektroden nur unwesentlich größer als das Balgelement zu sein, so daß auch Verluste an Füllmedium kleingehalten werden können.

Beide Elektroden sollten mit Mittels zum Festhalten des jeweils zugehörigen Balgelementteils versehen sein. Dies hat zur Folge, daß die beiden Teile vor dem Verschweißen in einem definierten Abstand voneinan- ίο der gehalten sind, so daß ein zuverlässiges Eindringen des Füllmediums in die spätere Arbeitskammer sichergestellt ist.

Im einfachsten Fall bestehen die Festhaltemittel bei einer unteren Elektrode in einer geeigneten Auflageflä- « ehe oder einer Vertiefung, wo der eine Teil des Balgelerriijnts durch Schwerkraft festgehalten wird. Bei einer oben angeordneten Elektrode sind jedoch zusätzliche Mittel erforderlich. Hierbei hat es sich als besonders günstig erwiesen, wenn die Festhaltemittel aus einem zwischen einer Elektrode und dem zugehörigen Balgelementteil angeordneten Dichtring und einer dazwischen mündenden absperrbaren, mit einer Unterdruckquelle verbundenen Leitung bestehen. Das Balgelementteil wird daher durch Saugkraft festgehalten. «

Bei einer membranartigen Wand, die als in ein napfförmiges Gehäuse ragendes Wellrohr ausgebildet ist, kann die zugehörige Elektrode einen Fortsatz aufweisen, der das Wellrohr weitgehend ausfüllt. Auf diese Weise wird der unter Unterdruck zu setzende bo Raum kleingehalten, so daß mit einer kleinen Saugpumpe rasch die erforderliche Haltekraft erzeugbar ist.

Bei einer bevorzugten Ausführungsform weist die Dichtungsanordnung einen Ring aus elektrisch isolierendem Material auf, der mittels einer sich an der einen Elektrode abstützenden Feder mit einer einen ersten Dichtring aufweisenden Stirnfläche gegen eine Stirnfläche der anderen Elektwde gedrückt wird und in einer inneren Umfangsnut einen zweiten Dichtring trägt, der gleitend an einer Umfangsfläche der einen Elektrode anliegt Eine solche Dichtungsanordnung vereinigt die Forderungen nach einer elektrischen Isolierung der Elektroden voneinander und der Abdichtung des Raumes zwischen den Elektroden nach außen.

Ferner kann der Raum zwischen den Elektroden über eine absperrbare Leitung mit einer Unterdruckquelle verbunden sein. Auf diese Weise läßt sich der Raum evakuieren.

Ferner kann der Raum zwischen den Elektroden in eine beidseitig absperrbare Spülmittelstrecke eingeschaltet sein. Diese erlaubt das Spülen vor dem Evakuieren und Einbringen des Füllmediums.

Die Erfindung wird nachstehend anhand eines in der Zeichnung dargestellten, bevorzugten Ausführungsbeispiels näher erläutert Die Zeichnung zeigt einen Schnitt durch eine erfindungsgemäße Vorrichtung.

Das herzustellende Balgelement besteht aus einem napfförmigen Gehäuse 1 aus Stahlblech und einer membranartiger Wand Z die hier als einseitig geschlossenes Wellrohr ausgebüde· ist und am. freier. Ende außen einen angeschweißten Ring 3 aus Stahl trägt. Dazwischen befindet sich eine Arbeitskammer 4. die in geschlossenem Zustand des Balgeleme.its mit einem Füllmedium gefüllt sein soll, das insbesondere in Abhängigkeit von der Umgebungstemperatur einen unterschiedlichen Innendruck hervorruft

Die Vorrichtung zur Herstellung dieses Balgelements weist eine untere Elektrode 5 mit einer Vertiefung 6 zur Aufnahme des napfförmigen Gehäuses 1 auf. wobei der Napf mit einer Schrägfläche 7 an einer entsprechenden Tragfläche 8 der Vertiefung anliegt. Eine obere Elektrode 9 weist eine Ringfläche 10 auf. an deren Innenseite sich ein Dichtring 11 befindet, der einen zylindrischen Vorsprung 12 der unteren Elektrode 9 umgibt. Auf diese Weise entsteht ein abgeschlossener Raum 13, der über eine Leitung 14 mit einem Absperrventil 15 an eine Unterdruckquelle 16 hier in Gestalt einer Saugpumpe, anschließbar ist. Aufgrund des so im Raum 13 erzeugten Unterdrucks wird die η jmbranartige Wand sicher an der oberen Elektrode 9 gehalten.

Eine Dichtungsanordnung 17 weist einen Ring 18 aus elektrisch isolierendem Material auf. der von einer Feder 19, welche sich an einer StützfläLne 20 der oberen Elektrode 9 abstützt, nach unten gedrückt wird. Auf diese Weise kommt ein in der unteren Stirnfläche vorgesehener Dichtring 217 dichtend zur Anlage an einer oberen Stirnfläche 22 der unteren Elektrode 5. Desweiteren ist in einer inneren Umfangsnut ein Dichtring 23 vorgesehen, welcher mit der Umfangsfläche 24 der oberen Elektrode 9 dichtend zusammenwirkt. Diese Dichtung wird auch aufrechterhalten, wenn die obere Elektrode in Pfeilrichtung 25 auf und ab bewegt wird.

Die Dichtungsanordnung führt dazu, daß zwischen den Elektroden 5 und 9 ein nach außen abgedichteter Raum 26 entsteht. Dieser ist über eine den Isolierring 13 durchsetzende Ljitung 27 mit einem Absperrventil 28 und einer Förderpumpe 29 an einen Vorratsbehälter 30 für ein Spülmittel angeschlossen. Ein weiterer über den Isolierring 18 führender Anschluß 31 iührt über eine erste Leitung 32 mit einem Absperrventil 33 zu einer Füllmediumquelle 34, in der das Füllmedium unter Überdruck gehaltet ist. Eine zweite Leitung 35 mit einem Absperrventil 36 führt zum Vorratsbehälter für das Spülmittel 30 zurück. Eine dritte Leitune 37 mit

einem Absperrventil 38 ist an den Eingang der Un'.erdruckquelle 16 angeschlossen.

Schematisch ist eine Stromquelle 39 veranschaulicht, deren einer Anschluß über eine Leitung 40 mit der unteren Elektrode 5 und deren anderer Anschluß über eine Leitung 41 mit einem Schalter 42 mit der oberen Elektrode 9 verbunden ist, um einen Schweißstrom zuzuführen.

Im Betrieb wird in folgender Weise gearbeitet: Die Elektroden 5 und 9 werden auseinander gefahren. Das Gehäuse 1 wird zusammen mit der lose eingelegten mernbranartigen Wand 2 in die Vertiefung 6 gelegt. Die obere Elektrode 9 wird nach unten bewegt, bis die Ringfläche 10 an dem Ring 3 anliegt. Alsdann wird kurzzeitig das Absperrventil 15 geöffnet, so daß im Raum 13 Unterdruck entsteht. Nunmehr wird die Elektrode 9 mit der daran befestigten Wand 2 in die veranschaulichte Stellung angehoben. Durch Öffnen der Absperrventile 28 und 36 wird der Raum 26 zwischen den Elektroden von Spülmittel durchströmt. Alle Verunreinigungen werden daher beseitigt. Nach diesem Arbeitsgang wird das Absperrventil 38 kurzzeitig geöffnet, wodurch der Raum 26 evakuiert wird. Nach diesem Arbeilsschritt wird das Absperrventil 33 geöffnet, so daß sich der Raum 26 einschließlich der Arbeitskammer 4 mit Füllmedium füllt. Nunmehr wird die obere Elektrode 9 nach unten gedrückt und durch Schließen des Schalters 42 kurzzeitig der Schweißstrom eingeschaltet. Dabei ergibt sich eine Druckschweißung zwischen der unteren Außenkante des Ringes 3 und der Schrägfläche 7 des Gehäuses 1. Dieser Schweißarbeifs-"> gang ist nach sehr kurzer Zeit beendet, ohne daß dadurch das Füllmedium in der Arbeitskammer 4 beeinträchtigt wird. Alsdann werden die Elektroden auseinander gefahren und das fertige Balgelement wird entnommen.

Falls auch die geringe im Raum 26 außerhalb des Balgelemenls verbleibende Füllmittelmenge verlorengehen soll, kann man sie durch eine entsprechende Saugvorrichtung absaugen und der Füllmediumquelle 34 wieder zuführen. Für das Verschweißen der Teile des Balgelements eignen sich insbesondere die Maßnahmen, die im deutschen Patent 27 18 609 beschrieben sind. Das gesamte Verfahren kann automatisiert werden, so daß die einzelnen Arbeitsgänge schrittweise auf einer Fertigungsstraße nacheinander erfolgen. Dies erlaubt

* eine sehr zuverlässige Massenfertigung.

Die Erfindung soll auch nach dem beschriebenen Verfahren hergestellte Balgelemente schützen, die sich dadurch auszeichnen, daß sie weder einen Füllstutzen besitzen noch in dem mit Füllmedium gefüllten Raum Rückstände enthalten. Sie weisen eine in FüÜmedium-Atmosphäre erzeugte Schweißnaht auf.

Hierzu 1 Blatt Zeichnungen

Claims (9)

Patentansprüche:

1. Verfahren zum Herstellen eines füllstutzenlosen Balgelements od. dgl., insbesondere eines kombinierten Fühler- und Arbeitselements eines thermostatischen Systems, bei dem eine membranartige Wand mit einem Gehäuse zur Bildung einer hermetisch abgeschlossenen Arbeitskammer miteinander verbunden werden, und in die Arbeitskammer zuvor ein Füllmedium eingebracht wird, dadurch gekennzeichnet, daß die membranartige Wand und das Gehäuse in einem mit Füllmedium gefüllten Raum miteinander verbunden werden.

2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Raum nach dem Einbringen der miteinander zu verbindenden Teile evakuiert und dann mit dem Füllmedium gefüllt wird.

3. Verfahren nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, .•iaß vor dem Evakuieren ein Spülmittel durch den Raum geleitet wird.

4. Vorrichtung zur Durchführung des Verfahrens nach einem der Ansprüche 1—3, bei der eine erste Elektrode mit einer Vertiefung zur Aufnahme des Gehäuses und eine zweite Elektrode zum Angriff an der meinbranartigen Wand axial gegeneinander verschiebbar sind, dadurch gekennzeichnet, daß der Raum (26) zwischen den Elektroden (5, 9) mittels einer Dichtungsanordnung (17) nach außen hin abgedichtet und über eine absperrbare Leitung (32) mit einer Füllmediumquelle (34) verbunden ist.

5. Vorrichcung nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß beide E;ektroa.n (5,9) mit Mitteln (8; 13, 14) zum Festhalte,! des zugehörigen Balgelementteils (1,2) versehen sind.

6. Vorrichtung nach Anspruch 5. dadurch gekennzeichnet, daß bei einer oben angeordneten Elektrode (9) die Festhaltemittel aus einem zwischen der Elektrode und dem zugehörigen Balgelementteil (2) angeordneten Dichtring (11) und einer dazwischen mündenden, absperrbaren mit einer Unterdruckquelle (16) verbundenen Leitung (14) bestehen.

7. Vorrichtung nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, daß bei einer membranartigen Wand (2) die als in ein napfförmiges Gehäuse (1) ragendes Wellrohr ausgebildet ist. die zugehörige Elektrode (9) einen Fortsatz (12) aufweist, der das Wellrohr weitgehend ausfüllt.

8. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 4 —7, dadurch gekennzeichnet, daß die Dichtungsanordnung (17) einen Ring (18) aus elektrisch isolierendem Material aufweist, der mittels einer sich an der einen Elektrode (9) abstützenden Feder (19) mit einer einen ersten Dichtring (21) aufweisenden Stirnfläche gegen eine Stirnfläche (22) der anderen Elektrode (5) gedruckt wird und in einer inneren Umfangsnut einen zweiten Dichtnng (23) trägt, der gleitend an einer Umfangsfläche (24) der einen Elektrode (9) anliegt.

9. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 4 —8, dadurch gekennzeichnet, daß der Raum (26) zwischen den Elektroden (5,9) über eine absperrba·¹ re Leitung (37) mit einer Unlerdruckqueile (16) Verbunden ist

10< Vorrichtung nach einem der Ansprüche 4—9, dadurch gekennzeichnet, daß der Raum (26) zwischen den Elektroden (5, 9) in eine beidseitig

absperrbare Spülmittelstrecke (27,35) eingeochaltet ist.