EP0562460A1 - Türschliesser mit Fluid-Drosselventil mit thermostatischer Drosselung, zum Ausgleich der Fluidviskositätsänderung bei schwankender Temperatur - Google Patents

Türschliesser mit Fluid-Drosselventil mit thermostatischer Drosselung, zum Ausgleich der Fluidviskositätsänderung bei schwankender Temperatur Download PDF

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EP0562460A1 EP93104438A EP93104438A EP0562460A1 EP 0562460 A1 EP0562460 A1 EP 0562460A1 EP 93104438 A EP93104438 A EP 93104438A EP 93104438 A EP93104438 A EP 93104438A EP 0562460 A1 EP0562460 A1 EP 0562460A1
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Definitions

  • the invention relates to a door closer with a fluid-damped piston which is displaceable in a housing depending on the door movement, by means of which piston the fluid can be conveyed through at least one flow channel and at least one adjustable throttle valve arranged in the flow channel, the throttle valve having a thermostatic throttle body in order to reduce the dependency to reduce the fluid throttling from the temperature-related change in viscosity of the fluid.
  • the throttle body is designed as a temperature-dependent expansion rod, which has a needle-shaped valve area with a linear contour and, depending on the temperature, introduces it more or less far into the fluid flow.
  • the known thermostatic throttle valves have the disadvantage that they work too little precisely. The reason for this is that the change in viscosity of the oil is not linear with temperature fluctuations and that the coefficient of expansion of the rod is also not linear.
  • the throttle gap is set small, it should only be slightly enlarged or reduced in the event of temperature fluctuations (with maximum closing force and / or slow closing time). If the throttle gap is set large, this should be increased or decreased accordingly in the event of temperature fluctuations (with min. Closing force or / and fast closing time).
  • the invention is therefore based on the object of providing a door closer which does not have these disadvantages.
  • the closing speed (oil flow rate) once set should remain constant even when the temperature changes.
  • the throttle body or the flow channel has at least one section with a curved course of the throttle body wall or the flow channel wall, such that the throttle gap for the fluid does not change linearly during the thermostatic setting of the throttle valve in order to bring about an essentially temperature-independent fluid flow rate through the throttle valve.
  • the throttle body is preferably a throttle needle with a variable, continuously changing throttle angle.
  • the throttle angle can range between 0-90 °. With this throttle valve with an infinite number of throttle angles (curve) it can thus be ensured that the same oil volume always flows through at different temperatures. It also does not matter to which throttle gap (small or large) the valve has been set in the basic setting.
  • Figure 1a shows the dependence of oil flow and temperature in a throttle valve without thermal correction.
  • Figure 1b shows the same relationship in a thermostatic throttle valve with a linear throttle gap and throttle angle according to the prior art.
  • FIG. 1 further shows the dependency of the quantities mentioned in the valve according to the invention, in which the remaining undesirable deviations from the ideal curve of the thermostatic valve from FIG. 1b are eliminated by the non-linear throttle gap or the non-linear throttle angle.
  • FIG. 2 shows part of a flow channel 1 in the housing 2 of a door closer.
  • the throttle body 3 is provided as a throttle needle. This can be introduced more or less into the flow channel in a known manner by turning the thread on the throttle body and in the housing (not shown) in order to throttle the fluid (oil) flowing there. In this way, a basic setting of the valve is made.
  • the throttle body is further embodied in a known manner as a temperature-dependent expansion rod, which automatically carries out a temperature-dependent adjustment of the valve, starting from the basic setting, in that the throttle body, which expands or contracts depending on the temperature, inhibits or releases the fluid flow accordingly.
  • a material with a high coefficient of thermal expansion is used, e.g. Made of polyoxyethylene (POM) acetal resin.
  • the throttling takes place through the flank of the throttle body arranged transversely to the flow.
  • the front section 5 of the throttle needle which up to now has always had a linear profile, has a curved profile such that the throttle angle ⁇ increases with increasing size of the throttle gap 4.
  • the throttle angle is the angle between the linear section and the tangent to the curved section in the throttle gap 4.
  • the throttle angle increases with increasing flow gap cross section.
  • the throttle angle decreases as the throttle gap narrows.
  • the throttle curve (throttle profile) resulting from the throttle angles can be determined by computer simulation or by experiments.
  • FIG. 3 shows a throttle body arranged longitudinally in the flow channel, the throttling being carried out with the tip of the throttle body.
  • the same reference numerals as above denote the same elements.
  • the throttle angle In order to achieve the finest possible setting of the throttle valve, the throttle angle must be as small as possible. This requires the longest possible expansion shaft (expansion rod) and the highest possible expansion coefficient of the material used.
  • FIG. 4 shows a further embodiment.
  • the throttle body is of conventional design according to the prior art, that is to say with a linear profile of the wall of the front throttle body region.
  • the flow channel is shaped in such a way that there is also a temperature-independent throttling of the fluid.
  • the valve described can also be used for any other application than for a door closer if the flow of a fluid is to be made independent of viscosity.
  • the throttle valve can therefore be used independently of a door closer and is a novelty in itself.
  • the new thermostatic valve advantageous with non-linear valve curve.

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Abstract

Das Drosselventil des Türschliessers weist einen Abschnitt (5) mit gekrümmtem Verlauf auf. Zusammen mit dem thermostatischen Drosselkörper (3) ergibt sich damit eine im wesentlichen temperaturunabhängige Fluiddurchflussmenge im Türschliesser. <IMAGE>

Description

  • Die Erfindung betrifft einen Türschliesser mit einem in einem Gehäuse abhängig von der Türbewegung verschieblichen, fluidgedämpften Kolben, durch welchen Kolben das Fluid durch mindestens einen Strömungskanal und mindestens ein im Strömungskanal angeordnetes, einstellbares Drosselventil förderbar ist, welches Drosselventil einen thermostatischen Drosselkörper aufweist, um die Abhängigkeit der Fluiddrosselung von der temperaturbedingten Viskositätsänderung des Fluids zu vermindern.
  • Um den Einfluss von Temperaturänderungen bzw. der dadurch bewirkten Viskositätsänderung des im Türschliesser verwendeten Oels zu vermindern, ist es bekannt, die Drosselventile in den Strömungskanälen als sogenannte thermostatische Drosselventile auszuführen. Der Drosselkörper ist dabei als temperaturabhängiger Dehnstab ausgeführt, der einen nadelförmigen Ventilbereich mit linearer Kontur besitzt und diesen temperaturabhängig mehr oder weniger weit in die Fluidströmung einführt.
  • Die bekannten thermostatischen Drosselventile haben den Nachteil, dass sie zuwenig genau arbeiten. Der Grund liegt darin, dass die Viskositätsänderung des Oeles bei Temperaturschwankungen nicht linear ist, und dass der Ausdehnungs-Koeffizient des Stabes ebenfalls nicht linear ist. Zudem soll bei klein eingetelltem Drosselspalt dieser bei Temperaturschwankungen (bei max. Schliesskraft oder/ und langsamer Schliesszeit) nur wenig vergrössert oder verkleinert werden. Bei gross eingestelltem Drosselspalt soll dieser bei Temperaturschwankungen (bei min. Schliesskraft oder/und schneller Schliesszeit) jedoch entsprechend mehr vergrössert oder verkleinert werden.
  • Daraus ergibt sich, dass eine gleichbleibende Oeldurchflussmenge bei verschiedenen Temperaturen mit einem solchen thermostatischen Drosselventil nicht erreicht werden kann.
  • Wird ein bei Raumtemperatur und einer Laufzeit von 5 Sekunden (nach DIN) eingestellter Türschliesser Temperaturschwankungen unterworfen, so wirkt sich das wie folgt aus:
       Sinkt die Temperatur, so muss der Dehnstab den Drosselspalt so weit öffnen, dass wieder das gleiche Oelvolumen in der gleichen Zeit durchfliesst. Diese Anforderung erfüllt er jedoch nicht, denn mit zunehmend sinkenden Temperaturen wird der Drosselspalt zuwenig geöffnet und somit nimmt das Oeldurchflussvolumen ab. Das gleiche Bild zeigt sich bei steigenden Temperaturen, da der Drosselspalt linear verkleinert wird und somit die Oeldurchflussmenge abnimmt (Figur 1b). Diese schlechte Regelung wird zudem noch verschlechtert, da alle modernen Türschliesser mit einstellbarer Schliesskraft versehen sind und somit mit kleinem Drosselspalt (grosse Schliesskraft) oder mit grossem Drosselspalt (kleine Schliesskraft) eingestellt werden.
  • Dass die bisherigen Drosselventile nicht die gewünschten Anforderungen erfüllen konnten, geht schon daraus hervor, dass Schliesszeitschwankungen von 3-20 Sekunden bei Temperaturschwankungen von plus 40 bis minus 15 Grad Celsius nach DIN-Norm 18236 erlaubt sind. Dies bedeutet, dass das Drosselventil bei veränderten Temperaturen mehrmals jährlich neu eingestellt werden muss.
  • Der Erfindung liegt deshalb die Aufgabe zugrunde, einen Türschliesser zu schaffen, welcher diese Nachteile nicht aufweist. Es soll also die einmal eingestellte Schliessgeschwindigkeit (Oeldurchflussmenge) auch bei Temperaturänderungen konstant bleiben.
  • Diese Aufgabe wird dadurch gelöst, dass der Drosselkörper oder der Strömungskanal mindestens einen Abschnitt mit einem gekrümmten Verlauf der Drosselkörperwandung bzw. der Strömungskanalwandung aufweist, derart, dass sich der Drosselspalt für das Fluid bei der thermostatischen Einstellung des Drosselventils nicht linear ändert, um eine im wesentlichen temperaturunabhängige Fluiddurchflussmenge durch das Drosselventil zu bewirken. Bevorzugterweise ist der Drosselkörper eine Drosselnadel mit variablem, stetig änderndem Drosselwinkel.
  • Der Drosselwinkel kann sich zwischen 0-90° bewegen. Mit diesem Drosselventil mit unendlich vielen Drosselwinkeln (Kurve) kann somit gewährleistet werden, dass bei verschiedenen Temperaturen immer das gleiche Oelvolumen durchfliesst. Es spielt auch keine Rolle auf welchen Drosselspalt (klein oder gross) das Ventil in der Grundeinstellung eingestellt worden ist.
  • Im folgenden werden Ausführungsbeispiele anhand der Zeichnungen näher erläutert. Dabei zeigen:
    • Figuren 1a - 1c Diagramme für die Abhängigkeit von Oeldurchfluss und Temperatur für verschiedene Drosselventile nach Stand der Technik bzw. gemäss der Erfindung;
    • Figur 2 eine erste Ausführungsform des Drosselventils;
    • Figur 3 eine zweite Ausführung des Drosselventils, und
    • Figur 4 eine Ausführung mit besonders geformtem Strömungskanal.
  • Figur 1a zeigt die Abhängigkeit von Oeldurchfluss und Temperatur bei einem Drosselventil ohne thermische Korrektur. Figur 1b zeigt dasselbe Verhältnis bei einem thermostatischen Drosselventil mit linearem Drosselspalt und Drosselwinkel nach Stand der Technik. Figur 1 zeigt weiter die Abhängigkeit der genannten Grössen beim erfindungsgemässen Ventil, bei dem die verbliebenen unerwünschten Abweichungen von der idealen Kurve des thermostatischen Ventils von Figur 1b durch den nichtlinearen Drosselspalt bzw. den nichtlinearen Drosselwinkel aufgehoben sind.
  • Figur 2 zeigt einen Teil eines Strömungskanals 1 im Gehäuse 2 eines Türschliessers. In dem Gehäuse 2 ist der als Drosselnadel 3 ausgeführte Drosselkörper vorgesehen. Dieser kann durch Drehung mittels Gewinde am Drosselkörper und im Gehäuse (nicht dargestellt) auf bekannte Weise mehr oder weniger in den Strömungskanal eingeführt werden, um das dort strömende Fluid (Oel) zu drosseln. Auf diese Weise wird eine Grundeinstellung des Ventils vorgenommen.
  • Der Drosselkörper ist weiter auf bekannte Weise als temperaturabhängiger Dehnstab ausgeführt, der eine temperaturabhängige Einstellung des Ventils, ausgehend von der Grundeinstellung, selbsttätig vornimmt, indem der sich temperaturabhängig ausdehnende bzw. zusammenziehende Drosselkörper den Fluidfluss entsprechend hemmt bzw. freigibt. Es wird ein Material mit hohem Wärmeausdehnungs-Koeffizienten verwendet, z.B. aus Polyoxylmethylen (POM) Acetalharz.
  • Bei der gezeigten Ausführung erfolgt die Drosselung durch die Flanke des quer zur Strömung angeordneten Drosselkörpers.
  • Neu ist nun, dass der vordere Abschnitt 5 der Drosselnadel, welcher bis anhin immer linearen Verlauf aufgewiesen hat, einen gekrümmten Verlauf aufweist, derart, dass sich der Drosselwinkel a mit zunehmender Grösse des Drosselspaltes 4 vergrössert. Als Drosselwinkel ist dabei der Winkel zwischen dem linearen Abschnitt und der Tangente an den gekrümmten Abschnitt im Drosselspalt 4 bezeichnet.
  • Der Drosselwinkel vergrössert sich mit zunehmendem Strömungsspaltquerschnitt. Der Drosselwinkel verkleinert sich mit zunehmender Verengung des Drosselspaltes.
  • Die sich aus den Drosselwinkeln ergebende Drosselkurve (Drosselprofil) kann durch Computersimulation oder durch Versuche eruiert werden.
  • Mit diesem neuen Drosselventil, welches unendlich viele Drosselwinkel hat, ist es nun möglich, dass die einmal eingestellte Oeldurchflussmenge bei schwankenden Temperaturen immer konstant ist. Die nun möglichen auftretenden Schwankungen der Oeldurchflussmenge bei Temperaturschwankungen ist nur noch bedingt durch Toleranzen der Drosselkurve und Qualitätsschwankungen des Oels (Viskositätsindexschwankungen).
  • Figur 3 zeigt einen längs im Strömungskanal angeordneten Drosselkörper, wobei die Drosselung mit der Spitze des Drosselkörpers erfolgt. Gleiche Bezugszeichen wie vorstehend bezeichnen gleiche Elemente.
  • Um eine möglichst feine Einstellung des Drosselventils zu erreichen, muss der Drosselwinkel möglichst klein sein. Dieses bedingt einen möglichst langen Dehnschaft (Dehnstab) und einen möglichst hohen Ausdehnungs-Koeffizienten des dazu verwendeten Materials.
  • Figur 4 zeigt eine weitere Ausführungsform. Dabei ist der Drosselkörper von üblicher Gestalt gemäss Stand der Technik, also mit linearem Verlauf der Wandung des vorderen Drosselkörperbereichs. Bei dieser Ausführung ist dafür der Strömungskanal derart geformt, dass sich ebenfalls eine Temperaturunabhängige Drosselung des Fluids ergibt.
  • Das beschriebene Ventil kann auch für beliebige andere Anwendungen als bei einem Türschliesser verwendet werden, wenn der Fluss eines Fluids viskositätsunabhängig gemacht werden soll. Das Drosselventil kann also unabhängig von einem Türschliesser verwendet werden und stellt für sich selber eine Neuheit dar. Insbesondere in der Raum- und Luftfahrthydraulik, wo die Temperaturschwankungen besonders gross sind, und wo eine konstante Fluiddurchflussmenge bei schwankenden Temperaturen verlangt wird, ist das neue thermostatische Ventil mit nichtlinearer Ventilkurve vorteilhaft.

Claims (3)

  1. Türschliesser mit einem in einem Gehäuse abhängig von der Türbewegung verschiebbaren, fluidgedämpften Kolben, durch welchen Kolben das Fluid durch mindestens einen Strömungskanal und mindestens ein im Strömungskanal angeordnetes, einstellbares Drosselventil förderbar ist, welches Drosselventil einen thermostatischen Drosselkörper aufweist, um die Abhängigkeit der Fluiddrosselung von der temperaturbedingen Viskositätsänderung des Fluids zu vermindern, dadurch gekennzeichnet, dass der Drosselkörper oder der Strömungskanal mindestens einen Abschnitt mit einem gekrümmten Verlauf der Drosselkörperwandung bzw. der strömungskanalwandung aufweist, derart, dass sich der Drosselspalt für das Fluid bei der thermostatischen EInstellung des Drosselventils nicht linear ändert, um eine im wesentlichen temperaturunabhängige Fluiddurchflussmenge durch das Drosselventil zu bewirken.
  2. Türschliesser nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass der Drosselkörper eine Drosselnadel ist und dass der Drosselwinkel der Drosselnadel, definiert als Winkel zwischen einer Mantellinie der Drosselnadel im geraden Nadelbereich und der Tangente an diese Mantellinie im gekrümmten Nadelbereich am Ort des Drosselspaltes, sich entlang des gekrümmten Verlaufs der Drosselkörperwandung stetig ändert.
  3. Türschliesser nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, dass sich der Drosselwinkel mit zunehmendem Drosselspaltquerschnitt, bzw. sinkender Temperatur, vergrössert.
EP93104438A 1992-03-23 1993-03-18 Türschliesser mit Fluid-Drosselventil mit thermostatischer Drosselung, zum Ausgleich der Fluidviskositätsänderung bei schwankender Temperatur Expired - Lifetime EP0562460B1 (de)

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