DK156337B - Termofoeler - Google Patents

Description

DK 156337 B

Den foreliggende opfindelse angâr en termof0ler af den i indledningen til krav 1 angivne art.

Sâdanne termof0lere er f0rst og fremmest beregnet til tem-peraturregulerende ventiler, eksempelvis radiatorventiler.

Et antal forskellige udf0relsesformer for termof0lere kendes allerede, bl.a. f0lere med gasfyldning, væskefyld-ning og voksagtig fyldning af forskellige sammensætninger.

De gas- og væskefyldte f0lere indeholder stoffer som ethyl-ether, acetone og lignende medier, og mâ, for at være helt tætte, fremstilles helt af metaldele, som sammenloddes, jfr. patentskrifterne DK 53.677, DE 1.523.392 og GB 1.290.715. Dette er en meget besværlig procedure, som fordyrer frem-stillingen vaesentligt, og alligevel er resultatet et pro-dukt, som er f01somt for forstyrrelser, og som har begræn-set levetid. Bortset fra dette er hândteringen med de fleste af de gasarter og væsker, der kan komme pâ taie, for-bundet med hygiejniske problemer og tildels med sundheds-risici. De gasfyldte f0lere afgiver desuden en lav ind-stillingskraft og lille slaglængde. Sidstnævnte er ogsâ en karakteristisk svaghed for de væskefyldte f0lere.

F0lere med en eller anden art voksfyldning har ved stor slaglængdeændring/°C temperaturændring en ait for stor hysterese pâ grund af en h0j konstruktionsbetinget indre friktion hidr0rende fra metalbælgen. En sâdan, fra GB-patent-skrift nr. 1.290.715 kendt f0ler med voksfyldning omfat-ter en uelastisk metalbeholder, hvis endekant er indkra-get og fastloddet til en metalbælg, som indeslutter en voksfyldning mellem bælgen og beholderen, samt ligger an mod et stempel, der er anbragt til at formidle voksfyldnin-gens termostatiske bevægelser fra bælgen til f.eks. en ven-til.

2

DK 156337 B

Hvad angâr nævnte kendte voksfyldte f01er egner denne sig endvidere ikke til fjernstyring og kan derfor kun monteres direkte pà en ventll.

De funktionskrav, som en god f0ler i dag helst skal opfylde, er f0lgende: stor slaglængdeændring/°C temperaturændring indenfor et relevant temperaturreguleringsomrâde, stor ind-stillingskraft, lav hysterese, kort d0dtid, d.v.s. den tid, som medgâr fra det tidspunkt, hvor en temperaturændring indtræder, indtil f0leren begynder at reagere pâ den ændre-de temperatur, en passende tidskonstant, d.v.s. den tid, som medgâr fra det tidspunkt, hvor f0leren begynder at reagere pâ den ændrede temperatur, og indtil den har ind-stillet sig pâ eksempelvis 63% af slutværdien, hvilket for radiatorventiler sædvanligvis er 20-30 min., et passende reguleringsomrâde, hvilket for radiatorventiler eksempelvis er 8-26°C, og principiel anvendelighed til fjernstyring.

Foruden disse opstillede funktionskrav findes ogsâ frem-stillingskrav, sâsom fremstillingsmetoder, som tillader en-kel, billig og hurtig masseproduktion samt anvendelse af komponenter, der er ufarlige set ud fra en hygiejnisk eller sundhedsmæssig synsvinkel.

De tidligere kendte f0lere opfylder ikke disse krav i kom-bination.

Det er derfor den foreliggende opfindelses formâl at tilveje-bringe en termof0ler, som i det mindste i hovedsagen opfylder de opstillede krav i kombination.

Ovennævnte opnâs if01ge opfindelsen ved, at en termof0ler af den i indledningen angivne art i hovedsagen er indrettet sâledes som anf0rt i den kendetegnende del af krav 1. En sâdan f01er forener i sig pâ en idêel mâde samtlige funk- 3

DK 156337 B

tions- og fremstillingskrav og er forholdsvis ukomplice-ret, sâledes at en enkel, hurtig og billig fremstilling og montage tillades.

En sdansynlig hypotese for denne væsentlige forbedring af termof01eren if01ge opfindelsen sammenlignet med kendte metalbælgf0lere, hvor udvidelsesmediet er voks, er, at plastbælgen har væsentligt lavere friktion mod længdeænd-ring pâ grund af, at den er formblæst, sâledes at den fâr en gavnlig fjedervirkning pâ grund af de ved formblæsnin-gen dannede godstykkelsesformindskelser inderst og yderst i hver bælgfold, og at udvidelsesmediet er voks eller et lignende stof med smelte- eller st0rkningspunkt i det angivne temperaturomrâdet og i direkte ber0ring med plastbælgmaterialet, sâledes at mediet bâde har h0j udvi-delseskoefficient og lav friktionskoefficient. Den lave friktion bevirker, at voksen let kan undvige fra mellem-rummene mellem bælgfolderne og dermed undgâ at blive inde-sluttet her, hvorved der samtidig opnâs mindre hindring mod bælgens sammentrykning og mere udvidelsesmedium til bælgens sammentrykning under temperaturstigning. Ved tem-peraturfald opnâs mindre hindring mod bælgens forlængelse og dermed mindre udvidelsesmedium til hindring af bælgens forlængelse. Voksmediet er sâ at sige dobbelt effektforbed-rende.

Afpr0vninger har vist, at hysteresen for konventionelle termof0lere med metalbælg og voksudvidelsesmedium bel0-ber sig til 0,6-0,7°C, hos konventionelle termof0lere med metalbælg og væskeudvidelsesmedium til 0,3-0,6°C, og for f01ere if01ge den foreliggende opfindelse til 0,2-0,3°C. Samtlige disse værdier er mâlt med en termostat, anbragt pâ en radiatorventil, hvilket indebærer, at ogsâ ventilens friktion indgâr, og at ovennævnte forskelle efter ait at d0mme er endnu st0rre.

Opfindelsen vil i det f01gende blive nærmere forklaret i forbindelse med et par udf0relseseksempler og under henvis- 4

DK 156337 B

ning til tegningen, hvor fig. 1 i aksialt snit viser en termof01er if0lge opfindel-sen til direkte montage eksempelvis pâ en ventil, fig. 2 ligeledes i aksialt snit en modificeret termof0ler if0lge opfindelsen, beregnet til fjernstyring, og fig. 3 et diagram over effektivitetsforskelle mellem to tidligere kendte termof0lere og en termof0ler if0l-ge opfindelsen.

Den i fig. 1 viste f01er til direkte montage pâ en ikke vist ventil omfatter en dâse eller beholder 1 af uelas-tisk materiale, fortrinsvis métal/ hvilken beholder hen-sigtsmæssigt har en cylindrisk bægerform/ hvor den frie beholderkant 12 nærmest er blevet udkraget og dernæst omb0jet til successivt regnet i retning fra beholderens bund at omspænde og forankre en ringformet pakning 4, den frie kant eller âbne ende 13 pâ en bælg 3 især af plast, fortrinsvis acetalplast, og en skive 5 af passende métal med et midterhul 14 til at rumme et stem-pel 6 af plast eller métal. Stemplet 6 kan være en retli-net cylindrisk stang, hvis i beholderen 1 beliggende ende ligger an imod og kan være fastgjort til bælgens 3 bund 15, som er anbragt planparallel i forhold til og i afstand fra beholderens bund 17.

Medens bælgens 3 indre stâr i forbindelse med atmosfæren via det stemplet 6 med spillerum omsluttende hul 14, er rummet mellem bælgen 3 og beholderen fyldt med en voksblanding 2 af i og for sig kendt art. Der kan med fordel anvendes en parafinblanding med lavt smeltepunkt, hvorved endnu bedre forudsætninger eventuelt kan opnâs ved synteser eller sepa-rationer.

Nâr temperaturen stiger i voksblandingen 2 som f0lge af en opvarmning af beholderen 1, overgâr voksblandingen fra fast til flydende tilstand under kraftig volumenfor0gelse. Ved 5

DK 156337 B

denne trykkes bælgen 3 sammen og skyder derved stemplet 6 ud til at udf0re en tilsigtet reguleringsbevægelse. Ved faldende temperatur bliver forholdet det omvendte. Hvis stemplet ikke er fastgjort til bælgens bund 15, kan en ikke vist fjeder f0re stemplet tilbage og holde det i stadig anlæg mod bælgens bund.

Det er naturligvis klart, at en sâ enkel udf0relse ogsâ kan fremstilles hurtigt, enkelt og billigt. Stemplet 6, pladen 5 og beholderen 1 kan hurtigt og enkelt masseproduceres ved yderst lave omkostninger, hvis man ikke g0r anvendelse af en simpel handelsvare til disse dele. Ogsâ bælgen er let at masseproducere, fortrinsvis ved blæseformning i plast, og heller ikke en voksblanding giver problemer af nogen art.

Hvad angâr sammenf0jningen af de enkelte dele kan der med konstruktionen if01ge den foreliggende opfindelsen opnâs yderligere fordele. Sâledes kan bælgen ved en fremgangsmâde omgives med rundtgâende n0jagtigt udfyldende og formanpresset voksmasse ved neddypning i flydende voksmasse i sammenpres-set eller èkspanderet form, med eller uden vibrationsindret-ning til fjernelse af luftblærer, sâledes at en enhed, der bestâr af stempel, plade, bælg og voksmasse eksempelvis efter udskæring eller udstansning af sidstnævnte, i afk0let og derved stivnet form pâ enkel vis kan f0res ind i beholderen, hvis frie kant 12 er krænget ud og eventuelt ogsâ i tilslutning hertil er forlænget et stykke fremad, sâledes at den frie kant 12, efter indf0ring af nævnte enhed, let og enkelt kan ombukkes til sikkert at holde og lækagefrit forankre den nævnte enhed.

Som f0lge af kombinationen mellem en formblæst bælg af passende plastmateriale og en voksfyldning opnâs en yderst billig og endog fuldstændig pâlidelig termof0ler, hvis slag-længde og lave hysterese er uden sidestykke. Ogsâ d0dtiden bliver væsentligt mindre end hos tidligere kendte f0lere.

En passende mâde til at fremstille henholdsvis montere en 6

DK 156337 B

termof01er if0lge opfindelsen er f0lgende: beholderen 1 an-bringes i et ikke vist holdeværkt0j med en vibrationsindret-ning til hurtig fjernelse af éventuelle luftblærer. En pas-sende voks eller voksfyldning pâfyldes ved en sâdan tempera-tur, at voksen eller blandingen er let flydende, hvilket for-trinsvis er tilfældet ved +30°C. Dernæst fastg0res bælgen 3 og metalpladen 5 pâ en ikke vist dorn ved hjælp af en under-trykskilde, som ogsâ suger bælgen sammen. Bælg og metalplade f0res derpâ ind i beholderen, hvorefter beholderens krave 12 presses sammen omkring metalpladen. Hele dette fremstillings-eller monteringsforl0b kan ske automatisk. Efter at under-trykket er blevet ophævet, ekspanderer bælgen automatisk og fortrænger derved i beholderen det let flydende medium fra beholderens bund og midteromrâde, sâledes at dette str0mmer ind i rummene mellem korrugationerne eller flangerne pâ bæl-gens yderside. Derved garanteres en blærefri indf0ring af voksmedium, som senere ait efter 0nsket smeltepunkt kan gâ tilbage til halvflydende eller endog fast form uden at for-ârsage nogle problemer. Voksen eller voksblandingen kan ikke, som det er tilfældet ved en væske eller en gasart, diffundere igennem plastbælgen og derved g0re en sâdan f01er mere og mere ineffektiv og til slut uanvendelig.

Opfindelsen bygger sâledes delvis pâ den erkendelse, at en voks eller en voksblanding af her nævnte art praktisk taget ikke kan diffundere igennem en plastbælg, at en sâdan bælg har den lavest mulige hysterese og dermed den st0rst tænke-lige slaglængde. Specielt for termostater, som monteres direkte pâ en radiatorventil, fâs en ret lille varmeover-f0ring fra ventilen til f0leren, samtidigt med, at termo-staten er f0lsom for ydre temperaturforandringer. Ved at den formblæste plastbælg specielt fremstilles i acetal-plast, fâs h0j udmatningsstyrke og gode fjedringsegenskaber.

I .fig. 2 ses en ændret f0ler if0lge opfindelsen til fjernsty-ring. Der er her overensstemmelse med den i fig. 1 viste ud-f0relsesform for den til venstre i fig. 2 viste f0lerdel I

7

DK 156337 B

bortset fra, at stemplet 6 mangler og hullet 14, fortrinsvis i mindre st0rrelse ruminer den ene ende af et kapillarr0r 7, som forl0ber ind i bunden 16 pâ en kraftud0vende del II. Kapil-larr0ret 7 er tætnet indsat i pladen 5 henholdsvis i behol-derbunden 16, eksempelvis ved fastsvejsning. F01erbeholderens bælg 3 rummer dog i dette tilfælde i stedet for stemplet en væske- eller gasfyldning 18, eksempelvis silikoneolie.

Beholderen 7 pâ den kraftud0vende del II og ogsâ dermes bælg 9 samt plade 10 og stempel 11 har hensmæssigt samme ud-formning som vist og forklaret i forbindelse med fig. 1.

Ved rumfangsændringer i voksblandingen 2 pâvirkes bælgen 3 i f0lerdelen I, sâledes at den trykkes sammen eller forlæn- ges. Denne ændring af bælgen overf0res via fyldningen 18 og kapillarr0ret 7 til den ud0vende del II. Derved opnâs en sammentrykning henholdsvis en forlængelse af bælgen 9 i.den ud0vende del ved en sammentrykning henholdsvis en forlængelse af bælgen 3 i f0lerdelen I. Bælgens 9 bevægel-ser overf0res til stemplet 11, som enten kan være fastgjort til bælgens bund 19 eller holdes an mod denne ved hjælp af en ikke vist returfjeder.

Fig. 3 viser klart gunstige egenskaber for en termof0ler if0lge opfindelsen hvad angâr bælglængdeændring pr. °C temperaturændring og lav hysterese i forhold til bâde konven-tionelle metalbælgforsynede væskefyldte og voksfyldte ter-mof01ere. Der vælges fortrinsvis en sâdan voksblanding til en f0ler if0lge opfindelsen, at blandingens smeltepunkt er beliggende mellem 6°C og 28°C, sâledes at den ved smeltnin-gen foranledigede ekstra volumenfor0gelse giver et ekstra udslag pâ bælgens længdeændring. Man kan naturligvis ved valg af voksblandingens sammensætning opnâ et smeltepunkt ved næsten ethvert 0nsket temperaturniveau og ogsâ store intervaller mellem blandingens ændrede aggregattilstand, d.v.s. overgangene fra fastere til halvflydende og fra halv-flydende til letflydende tilstand.

Claims (4)

1. Termof01er, især til temperaturregulerende ventiler, sâsom radiatorventiler, eller til pâvirkning af sâdanne via fjernstyring, og som omfatter en praktisk taget uelas-tisk beholder (1) med en saimnentrykkelig bælg (3) og et stempel (6) til at udf0re reguleringsbevægelser, hvor rum-met mellem beholderen (1) og bælgen (3) er hermetisk luk-ket og udfyldt af et medium (2) med god varmeudvidelsesko-efficient, kendetegnet ved, at mediet i nævnte rum direkte udenfor bælgen (3) og i de udvendige bælgfol-der er voks, en voksblanding eller et lignende medium (2), som har et smeltepunkt, der er beliggende i intervallet fra +6°C til 28°C, hvilke intervalgrænsetemperaturer for-trinsvis er tærsklen mellem fastere og halvflydende hen-holdsvis halvflydende og letflydende fase- eller aggregat-tilstand for mediet (2), og at bælgen er af formblæst plast.

2. Termof01er if01ge krav 1, hvor beholderen (1) har en cylindrisk bægerform, kendetegnet ved, at den frie beholderkant (12) er udkraget og ombukket til at omspænde og forankre en ringformet pakning (4), den frie kant eller âbne ende (13) pâ plastbælgen (3) samt en bælgendest0tteplade eller -skive (5) med et midterhul (14) til at rumine et stempel (6) af plast eller métal. 1 Termof01er if01ge krav 2, hvor stemplet (6) er en ret-linet cylindrisk stang, hvis i beholderen (1) beliggende ende ligger an imod og eventuelt er fastgjort indvendigt til bælgens (3) bund (15), som er anbragt fortrinsvis planparallel i forhold til og i afstand fra beholderens ' (1) bund (17), kendetegnet ved, at bælgens

(3) DK 156337 B J indre star i forbindelse med atmosfæren via det stemplet (6) med spillerum omsluttende hul (14) i skiven (5), samt at rummet mellem plastbælgen (3) og beholderen (1) er hermetisk tæt og fyldt med mediet (2), der fortrinsvis er voks eller voksblanding.

4. Termof01er if01ge krav 1, hvilken f01er er beregnet til fjernstyring, omfatter en detekterende del (I) og en kraft-ud0vende del (II), hvilke dele (I, II) omfatter hver sin fortrinsvis bægerformede beholder (1) henholdsvis (8), kendetegnet ved, at delene (I, II) rummer hver sin bælg (3) henholdsvis (9) samt en skive (5) henholdsvis (10) med en pakning (4), at den detekterende dels (I) rum mellem bælg (3) og beholder (1) er fyldt med mediet (2), me-dens bælgens (3) indre er fyldt med en væske eller en luftart (18), eksempelvis silikonolie, og star i forbindelse med rummet mellem bælg (9) og beholder (8) i den kraft-ud0vende del (II) via et kapillarr0r (7), og at et stempel (11) er anbragt i den kraftud0vende del (II) inde i dennes bælg (9) til at forskydes ud igennem en âbning i skiven (10).