FI75226C - Termostatisk givare och saett att framstaella en saodan. - Google Patents

Description

«aJAte,*! KUULUTUSJULKAISU nr00/

^STj® [β] (·') UTLÄGQNINGSSKRIFT / O Z Z O

(51) KvikVlntCI" G 01 K 5/32, G 05 0 23/12

SUOMI-FINLAND

(Fl) (21) Patenttihakemus - Patentansökning 802885 (22) Hakemispäivä - Ansökningsdag 15.09.80

Patentti-ja rekisterihallitus (23) Alkupäivä - Giltighetsdag 15.09.80

Patent-och registerstyrelsen (41) tullut julkiseksi-Biivit offentiig 18.03.81 (44) Nähtäväksipanon ja kuul.julkaisun pvm. - 29 01 88

Ansökan utlagd och utl.skriften publicerad J ‘ (86) Kv. hakemus - Int. ansökan (32)(33)(31) Pyydetty etuoikeus - Begärd prioritet 17.09.79 Ruotsi-Sverige(SE) 7907684-0 (71) Tour & Andersson AB, Svärdlängsvägen 46, Johanneshov, Ruotsi-Sverige(SE) (72) Gösta Hammarstedt, Alstermo, Ruotsi-Sverige(SE) (74) Ruska S Co Oy (54) Termostaattinen anturi ja tapa sellaisen valmistamiseksi -Termostatisk givare och sätt att framställa en sädan Tämän keksinnön kohteena on patenttivaatimuksen 1 lajimääritelmässä lähemmin määriteltyä laatua oleva termostaattinen anturi. Lisäksi keksinnön kohteena on tapa patenttivaatimuksen 1 mukaisen termostaat-tisen anturin valmistamiseksi.

Tällainen anturi on tarkoitettu ensi sijassa lämpötilan säätöventtii-leitä, esimerkiksi radiaattoriventtiileitä varten.

Termostaattisen anturin useita erilaisia sovellutusmuotoja on jo tunnettu, muun muassa anturi, jossa on kaasutäyte, nestetäyte ja koostumuksiltaan erilaisia vahamaisia täytteitä.

Kaasu- ja nestetäytteiset anturit sisältävät aineita, kuten etyyli-eetteriä, asetonia ja sentapaista ja ne täytyy valmistaa tiiviiksi kokonaan metalliosista, jotka juotetaan yhteen. Tämä on hyvin vaivalloinen menettelytapa, joka kallistaa huomattavasti valmistusta, ja kuitenkin tuloksena on tuote, joka on herkkä häiriöille ja jonka kestoaika on rajoitettu. Tämän lisäksi käsittelyyn useimmilla kysymykseen tulevilla kaasuilla ja nesteillä liittyy hygieenisiä ongelmia ja terveydellisiä vaaroja. Sitäpaitsi kaasutäytteiset anturit antavat pienen asetusvoiman ja pienen iskun pituuden. Viimeksi mainittu on myöskin nestetäyttöisten antureiden ominainen heikkous.

75226

Anturi, jossa on jotakin laatua oleva vahatäyte, antaa suurella iskun pituudella/°C suuren hystereesin johtuen suuren rakenteen aikaansaamasta sisäisestä kitkasta. Eräs tällainen vahatäytteinen anturi käsittää pienehkön ja lyhyehkön joustamattoman metalliastian, jonka reunat on välittömästi kaulustettu sillä tavalla kiristämiseksi kumikalvon ympärille, joka suojaa astiassa olevaa vahatäytettä sekä putkimaisen kappaleen laipan ympäri, joka kappale vastaanottaa männän vapaassa ulommassa päässään, jonka männän ja kalvon väliin on sovitettu irrallinen kumitulppa vahatäytteen termostaattisten liikkeiden välittämiseksi kalvosta mäntään. Tämä on monimutkainen rakenne, joka on herkkä häiriöille ja joka luonnollisesti --- samoin kuin kaikki muutkin tunnetut anturirakenteet --- ovat kalliit val mistaa.

Koskien käyttökelpoisuutta voidaan mainita, että kaasu- ja nestetäytteinen anturi voidaan asentaa välittömästi ohjattavaan venttiiliin, mutta myöskin suunnata kauko-ohjausta varten kapillaariputken välityksellä. Aikaisemmin tunnettu vahatäytteinen anturi ei sovellu kauko-ohjaukseen, ja on sen tähden asennettavissa ainoastaan välittömästi venttiiliin.

Ne toimintavaatimukset, jotka hyvä anturi nykyään ennen kaikkea täyttää, ovat seuraavat: suuri iskun pituus/°C todellisella lämpö tilan säätöalueella, suuri asetusvoima, alhainen hystereesi, lyhyt toimimaton eli kuollut aika, ts. se aika, joka kuluu siitä, kun lämpötilan muutos tapahtuu, siksi kunnes anturi alkaa reagoida muuttuvalle lämpötilalle, sopiva alkuvakio, ts. se aika, joka kuluu siitä, kun anturi alkaa reagoida muuttuvaan lämpötilaan, siksi kunnes se on asetettu esimerkiksi loppuarvoon 63 %, joka radiaattoriventtiileille tavallisesti on 20-30· minuuttia, sopiva-säätöalue, joka-radiaattori-venttiileille on esimerkiksi 8-26°C ja periaatteellisesti on käyttökelpoinen kauko-ohjausta varten.

Lisäksi nämä luetellut toimintavaatimukset asettavat myöskin valmistus vaatimuksia, kuten valmistusmenetelmiä, jotka sallivat yksinkertaisen, halvan ja nopean joukkotuotannon sekä hygieenisistä tai terveysnäkökohdista vaarattomien komponenttien käytön.

Aikaisemmin tunnetut anturit eivät täytä näitä vaatimuksia yhdistelmänä .

Sen tähden tämän keksinnön tarkoituksena on aikaansaada termostaat- 3 75226 tinen anturi, joka ainakin pääasiallisesti täyttää mainitut vaati- i mukset yhdistelmänä. Lisäksi keksinnön tarkoituksena on muissa suhteissa parantaa ja kehittää edelleen tekniikan tasoa tällä alalla.

Nämä tarkoitukset toteutetaan keksinnön mukaan siten, että johdannossa esitettyä laatua oleva termostaattinen anturi on pääasiallisesti sellainen kuin on esitetty patenttivaatimuksen 1 tunnusmerkkiosas-sa. Tällainen anturi yhdistää ihanteellisella tavalla kaikki toiminta- ja valmistusvaatimukset, ja on verraten yksinkertainen, niin että aikaansaadaan yksinkertainen, nopea ja huokea valmistus ja asennus. Tämän keksinnön mukainen tapa tunnetaan ensimmäisestä me-nettelytapavaatimuksesta. Tarkat määrittelyt on annettu, niin että keksinnön mukainen termostaattinen anturi voidaan valmistaa kustannuksin, jotka ovat ainoastaan 1/3 ~ 1/5 samankaltaisen aikaisemmin tunnetun anturin kustannuksista. Kokeet ja mittaukset ovat osoittaneet, että tavallisten vahaelementtien hystereesi nousee arvoon 0,6 - 0,7°C, tavallisten neste-elementtien arvoon 0,3 - 0,6°C ja tämän keksinnön mukaisen anturin hystereesi arvoon 0,2 - 0,3°C, mikä osoittaa keksinnön mukaisen anturin paremmuuden. Kaikki nämä arvot on mitattu termostaatilla, joka on asennettu radiaattoriventtiiliin, merkiten sitä, että myöskin venttiilin kitka on otettu huomioon, ja kaikki edellä mainitut eroavaisuudet ovat vielä suuremmat, niin että keksinnöllä on vielä suurempi merkitys.

Keksinnön muut tunnusmerkit ja edut käyvät selville seuraavasta yksityiskohtaisesta selityksestä, viitaten oheisiin piirustuksiin, j oissa kuva 1 esittää keksinnön mukaista termostaattista anturia aksiaalisena leikkauksena asennettavaksi välittömästi esimerkiksi venttiiliin, kuva 2 esittää aksiaalisena leikkauksena keksinnön mukaista muunnettua termostaattista anturia, joka on tarkoitettu kauko-ohjausta varten ja kuva 3 esittää diagrammaa osoittaen tehokkuuseroja kahden aikaisemmin tunnetun termostaattisen anturin ja tämän keksinnön mukaisen termostaattisen anturin välillä.

Kuvassa 1 esitettyyn anturiin, välitöntä asennusta varten esittämättä jätettyyn venttiiliin, kuuluu joustamatonta ainesta, sopivimmin metallia oleva astia 1, joka sopivimmin on lieriömäisen pikarin muotoinen, jolloin vapaa astian reuna 12 on välittömästi kaulustettu ja 11 75226 sen jälkeen vuorostaan taivutettu pingottamaan ja kiinnittämään astian pohjan suunnassa rengasmaisen tiivisteen 4, varsinkin muovia, sopivimmin asetaalimuovia olevan palkeen 3 vapaan reunan tai avoimen pään ja sopivasti metallia olevan aluslevyn 5, jossa on keskeinen reikä 14 muovia tai metallia olevan männän 6 vastaanottamiseksi. Mäntänä 6 voi olla suora lieriömäinen tanko, jonka astiassa sijaitseva pää nojaa palkeen 3 pohjaan 15 ja voi olla kiinnitetty tähän pohjaan, joka on sovitettu suuntaistasoisesti astian pohjaan 17 nähden ja on välin päässä tästä pohjasta.

Samalla kun palkeen 3 sisäosa on yhteydessä ilmakehän kanssa mäntää 6 välyksellä ympäröivän reiän 14 välityksellä, palkeen ja astian välinen tila on täytetty sinänsä tunnettua laatua olevalla vahaseok-sella 2. Edullisesti voidaan käyttää alhaisen sulamispisteen omaavaa parafiiniseosta, jolloin vielä paremmat olosuhteet voidaan mahdollisesti saavuttaa synteeseillä tai eristyksillä.

Kun lämpötila kohoaa vahaseoksessa 2, seurauksena astian 1 lämpenemisestä, vaha muuttuu kiinteästä juoksevaan tilaan, tilavuuden suuresti lisääntyessä. Tällöin palje 3 painuu kokoon ja työntää männän 6 ulos suorittamaan tarkoitetun säätöliikkeen. Lämpötilan laskiessa olosuhteet ovat päinvastaiset. Jos mäntä ei ole kiinnitetty palkeen pohjaan 15, niin esittämättä jätetty jousi voi viedä männän takaisin ja pitää sen pysyvässä nojauksessa palkeen pohjaa vasten.

On selvää, että tällainen yksinkertainen sovellutusmuoto myöskin voidaan valmistaa nopeasti, yksinkertaisesti ja huokeasti. Mäntä, aluslevy ja astia voidaan valmistaa massatuotantona nopeasti ja yksinkertaisesti äärimmäisen alhaisin kustannuksin, jos ei käytetä tavallista kauppatavaraa näihin osiin. Myöskin palje voidaan helposti valmistaa massatuotantona 3opivimmin muovaamalla muovista, eikä myöskään esiinny minkäänlaista vahaseoksen ongelmaa.

Yksittäisten osien kokoonasennuksen kyseessä ollessa tämän keksinnön mukaisella rakenteella saavutetaan lisäetuja. Niinpä palje erään tavan mukaan voidaan ympäröidä ympäriinsä tarkalleen täyttävällä ja muotoon mukautuvalla vahamassalla kastamalla sulaan vahamassaan ko-koonpuristetussa tai laajennetussa tilassa, käyttäen värähtelylai-tetta ilmakuplien poistamiseksi, tai ilman sitä, niin että kokonaisuus, jonka muodostavat mäntä, aluslevy, palje ja vahamassa esimerkiksi palkeen poikkileikkauksen tai meistämisen jälkeen jäähtvnees- 5 75226 sä ja siten jähmettyneessä tilassa yksinkertaisesti voidaan viedä astiaan, jonka vapaa reuna 12 on ulospäin taivutettu ja mahdollisesti myöskin siihen liittyen vähän pidennetty eteenpäin, niin että se-* litetyn kokonaisuuden sisäänviennin jälkeen vapaa reuna 12 helposti ja yksinkertaisesti voidaan taivuttaa varmasti pitämään paikallaan ja kiinnittämään vuotamattomasti selitetyn kokonaisuuden.

Sopivasti muoviainesta olevan palkeen ja vahatäytteen välisen yhdistelmän ansiosta aikaansaadaan erittäin huokea ja kuitenkin täysin luotettava termostaattinen anturi, jolla on iskun pituus ja alhainen hystereesi ilman vastakappaletta. Myöskin toimeton aika tulee huomattavasti lyhyemmäksi kuin aikaisemmin tunnetuissa antureissa.

Eräs edullinen tapa valmistaa vast, ja asentaa keksinnön mukainen anturi on seuraava: astia 1 asetetaan esittämättä jätettyyn kiin- nittimeen, jossa on värähtelylaite mahdollisten ilmakuplien nopeasti poistamiseksi. Sopivaa vahaa tai vahatäytettä lisätään sellaisessa lämpötilassa, että vaha tai seos on helppojuoksuinen, sopivimmin lämpötilassa +30°C. Sitten kiinnitetään palje 3 ja metallialuslevy 5 esittämättä jätettyyn karaan imulähteen avulla, joka myöskin imee palkeen kokoon. Palje ja metallinen aluslevy viedään sitten astiaan, minkä jälkeen sen reuna 12 puristetaan metallialuslevyn ympäri. Koko tämä valmistuksen ja asennuksen kulku voi tapahtua automaattisesti. Sitten kun alipaine on kumottu, palje laajenee automaattisesti ja pakottaa tällöin astiassa olevan helppojuoksuisen väliaineen pois astian pohja- ja keskialueelta virtaamaan palkeen ulkosivulla olevien ulkonemien tai laippojen välisiin tiloihin. Tällä taataan vaha-aineksen kuplaton sisäänjohtaminen, joka vaha-aines myöhemmin, riippuen halutusta sulamispisteestä, voi palautua puolijuoksevaan tai jopa kiinteään muotoon, aiheuttamatta mitään ongelmia. Vaha tai vahaseos, samoin kuin neste tai kaasu, ei voi diffundoitua muovipal-keen läpi ja siten tehdä tällaista anturia yhä tehottomammaksi ja lopuksi käyttökelvottomaksi.

Keksintö perustuu siis osittain siihen tietoon, että tässä kyseessä olevan laatuinen vaha tai vahaseos pääasiallisesti ei voi diffundoitua muovipalkeen läpi, että tällaisella palkeella on alin ajateltavissa oleva hystereesi ja siten suurin ajateltavissa oleva iskun pituus ja että palje voidaan ympäröidä juoksevassa tai puolijuoksevassa tilassa olevalla vahalla tai vahaseoksella, mahdollisesti käyttäen mukaan liitettyä värähtelylaitetta, niin että varmuudella vältetään 6 75226 ilmasulkeumat ottaen huomioon, että erityisesti termostaatit, jotka asennetaan välittömästi radiaattoriventtiiliin, saavat mahdollisimman pienen lämmön siirron venttiilistä anturiin, samanaikaisesti kun termostaatti on herkkä ulkopuolisille lämpötilan muutoksille. Myöskin nämä seikat ovat syynä siihen, että keksinnön mukaan ehdotetaan aineeksi muovia, jolla on alhainen lämmönjohtokyky, sisäisiin anturin osiin ja metallia, jolla on korkea lämmönjohtokyky, ulompiin anturin osiin. Muina etuina muovipalkeella, erityisesti asetaalimuovia olevalla palkeella, on sen suuri väsymislujuus ja sen hyvät jousto-ominaisuudet .

Kuvassa 2 on esitetty keksinnön mukainen muunnettu anturi kauko-oh-jausta varten. Tällöin on olemassa yhtäpitävyys kuvassa 1 esitetyn sovellutusmuodon kanssa kuvassa 2 vasemmalla esitettyä anturin osaa I varten lukuunottamatta sitä, että mäntä 6 puuttuu ja että sopivammin pienempään reikään 14 on sovitettu kapillaariputken 7 toinen pää, joka kapillaariputki ulottuu toimeenpano-osan eli toimivan osan II pohjaan 16. Kapillaariputki 7 on tiivistetysti asetettu aluslevyyn 5 vast, astian pohjaan 16 esimerkiksi.hitsaamalla. Anturin astian palje 3 sisältää kuitenkin tässä tapauksessa männän sijasta neste-tai kaasutäytteen 18, esimerkiksi silikoniöljyä.

Toimivan osan II astia 8 ja myöskin sen palje 9 ja aluslevy 10 sekä mäntä 11 on sopivasti saman muotoinen kuin on esitetty ja selitetty kuvan lyhteydessä.

Vahaseoksen 2 tilavuuksien muutoksella vaikutetaan anturin osan I palkeeseen 3> niin että se painuu kokoon tai pitenee. Tämä muutos siirretään täytöksen 18 ja kapillaariputken 7 välityksellä toimivaan osaan II. Tällä tavalla aikaansaadaan palkeen 9 kokoonpuristuminen vast, pidentyminen toimivassa osassa anturin osan paljetta 3 kokoon painettaessa vast, pidennettäessä. Palkeen 9 liikkeet siirtyvät mäntään 11, joka voi olla kiinnitetty joko palkeen pohjaan 19 tai pidetään kosketuksessa sen kanssa esittämättä jätetyn palautusjousen avulla.

Kuva 3 esittää keksinnön mukaisen termostaattisen anturin selvää paremmuutta, mitä tulee iskun pituuteen ja alhaiseen hystereesiin, tavalliseen neste-vahatäyttöiseen termostaattiseen anturiin nähden. So-pivimmin keksinnön mukaiseen anturiin valitaan sellainen vahaseos, jonka sulamispiste on välillä +6°C ja +28°C, niin että sulamisen ai- 7 75226 heuttama ylimääräinen tilavuuden kasvu antaa männän iskun pituuden ylimääräisen lisäyksen. Luonnollisesti jokaisen halutun vahaseoksen koostumuksen valinnalla voidaan saada sulamispiste melkein jokaiselle halutulle lämpötilatasolle ja myöskin laajat välit seoksen muuttuvien olotilojen välillä, ts. muutos kiinteämmästä puolijuoksevaan ja edelleen helppojuoksuiseen olotilaan.

Edellä olevassa selityksessä ja piirustuksissa esitettyä sovellutus-muotoa on pidettävä ainoastaan ei-rajoittavana esimerkkinä, jota voidaan vaihdella ja täydentää mielivaltaisella tavalla keksinnöllisen ajatuksen ja seuraavien patenttivaatimusten puitteissa.

• 1

Claims (5)

8 75226

1. Termostaattinen anturi huoneen lämpötilaa säätäviä venttiilejä varten tai sellaisiin vaikuttamiseksi kauko-ohjauksella, käsittäen olennaisesti joustamattoman astian 5 (1) kokoonpuristettavine muovipalkeineen (3) ja mäntineen (6) säätöliikkeiden suorittamiseksi, minkä lisäksi astian ja palkeen välinen tila on suljettu hermeettisesti ja täytetty väliaineella (2), jolla on hyvä lämpölaajenemisker-roin, nimittäin vahalla tai vahaseoksella, tunnettu 10 siitä, että palje on muotopuhallettu muovipalje tarkoituksena saavuttaa samanaikaisesti jäykkyyttä säteen suunnassa ja hyvät jousto-ominaisuudet akselin suunnassa, ja että vaha tai vahaseos on sovitettu suorittamaan hyppäysmäinen tai epälineaarinen tilavuudenmuutos aggregaatiotilansa muuttu-15 essa, nimittäin välillä +12 °C ja +25 °C kiinteämmästä puoli juoksevaksi tai puolijuoksevasta helppojuoksuiseksi.

2. Patenttivaatimuksen 1 mukainen termostaattinen anturi, joka anturi on tarkoitettu kauko-ohjausta varten ja joka käsittää tunnusteluosan (I) ja toimeenpano-osan (II), 20 jotka osat kumpikin käsittävät sopivimmin pikarin muotoisen astian 1 vast. 8, tunnettu siitä, että osat (I, II) sisältävät kumpikin oman palkeensa 3 vast. 9 sekä aluslevynsä 5 vast. 10, jolloin tunnusteluosan (I) tila palkeen ja astian välissä on täytetty vahaseoksella (2), kun taas 25 palkeen (3) sisäosa on täytetty nesteellä tai kaasulla (18), esimerkiksi silikoniöljyllä, ja on sinänsä tunnetulla tavalla yhteydessä toimeenpano-osan (II) palkeen (9) ja astian (8) välisen tilan kanssa kapillaariputken (7) välityksellä, jolloin mäntä (11) on työnnettävästi sovitettu toi-30 meenpano-osaan (II) sen palkeen (9) sisään ja työntyy alus-levystä (10) ulos.

3. Patenttivaatimuksen 1 tai 2 mukainen termostaattinen anturi, tunnettu siitä, että palje (3) on asetaa-limuovia.

4. Tapa valmistaa patenttivaatimuksen 1 mukainen ter- 75226 9 mostaattinen anturi huoneen lämpötilaa säätäviä venttiilei-tä varten tai sellaisiin vaikuttamiseksi jcauko-ohjauksella käsittäen olennaisesti joustamattoman astian (1) kokoonpu-ristettavine palkeineen (3) ja mäntineen (6) säätöliikkei-5 den suorittamiseksi, minkä lisäksi astian ja palkeen välinen tila on suljettu hermeettisesti ja täytetty väliaineella (2), jolla on hyvä lämpölaajenemiskerroin, nimittäin vahalla tai vahaseoksella, joka suorittaa hyppäysmäisen tai epälineaarisen tilavuudenmuutoksen aggregaatiotilansa muut-10 tuessa, tunnettu siitä, että muotopuhallettu palje (3) puristetaan kokoon kaiken ilman painamiseksi ulos sen ulkopuolisten poimujen välistä, minkä jälkeen se viedään yhteen vahan tai vahaseoksen kanssa, joka on lämmitetty helppojuoksuiseen aggregaatio-olotilaan, ja että astia (1) 15 palkeen ja vahan tai vahaseoksen sisääntuomisen jälkeen suljetaan hermeettisesti, mitä tulee vahaa tai vahaseosta sisältävään tilaan palkeen ulkosivun ja astian välissä.

5. Patenttivaatimuksen 4 mukainen tapa, tunnet-t u siitä, että astia (1) täytetään helppojuoksuisessa ti-20 lassa olevalla vahalla tai vahaseoksella, että palje (3) kiinnitetään karalle tai sentapaiselle, että palje sitten viedään astiaan puristetussa tilassa, jossa poimujen välinen tila on poistettu, minkä jälkeen astian vapaa pää tai kaulus (12) puristetaan yhteen palkeen vapaan pään ympäril-25 le palkeen ulkosivun ja astian välisen tilan sulkemiseksi hermeettisesti, minkä jälkeen palkeen sallitaan laajentua. 75226