NL8005198A - Thermostatische gever en werkwijze voor het vervaar- digen van een dergelijke gever. - Google Patents

Description

*· s-i .1 a -Ί-.

VO 095T

Thermostatische gever en werkwijze voor het vervaardigen van een dergelijke gever.'

De uitvinding heeft betrekking op een thermostatische gever meer in het bijzonder voor temperatuur regelende ventielen of voor het beïnvloeden van dergelijke ventielen door afstandsbesturing, bijv. verwarmingslichaamventielen, voorzien van een in wezen niet-elastisch 5 vat met een comprimeerbare balg en een zuiger voor het uitvoeren van r.egelbewegingen, waarbij de ruimte tussen het vat en de balg hermetisch is afgesloten en gevuld is met een medium met een goede warmteuitzet-tingscoëfficiënt.

De uitvinding heeft voorts betrekking op een werkwijze voor 10 het vervaardigen van een dergelijke thermostatische gever.

Gevers van het bovenbeschreven type zijn in eerste lijn . afgezien van temperatuurregelende ventielen, bijv. verwarmingslichaams- ventielen.

Er is reeds een groot aantal verschillende uitvoeringsvormen 15 van thermostatische gevers bekend, ondermeer gevers met gasvulling, vloeistofvulling en een vulling met een soort was, en wel in de meest uiteenlopende samenstellingen.

De met gas en vloeistof gevulde gevers bevatten materialen, zoals ethylether, aceton en dergelijke en worden voor afdichting vol-20 ledig uit metalen delen vervaardigd, welke delen aan elkaar worden gesoldeerd. Dit is een zeer lastige procedure, welke vervaardiging aanmerkelijk duurder maakt en desondanks is het resultaat een produkt, dat voor storingen gevoelig is en een beperkte levensduur heeft. Afgezien daarvan zijn met de hantering van de meeste in aanmerking komende 25 gassen en vloeistoffen hygiënische problemen en gedeeltelijk zelfs gevaar voor de gezondheid verbonden. De gasgevulde gevers leveren bovendien een geringere instelkracht en een korte slag. Dit laatste is ook een kenmerkend zwak punt van de met vloeistof gevulde gevers.

Gevers met wasvullingen van welk type dan ook bezitten bij een grote 30 slaglengte/°C een te grote hysteresis tengevolge van de door de constructie vereiste inwendige wrijving. Een dergelijke bekende gever met wasvulling omvat een kleine en kort niet-elastisch metalen vat, waarvan de kanten eerst zijn omkraald om op deze wijze om een rubber membraan heen te spannen, welk membraan een was vulling in het vat afschermt, in 35 80 0 5 1 98 -2- aansluiting waarop de genoemde kanten om de flens van een lichaam in de vorm van een "buis grijpen, in het vrije buitenste uiteinde waarvan zich een zuiger bevindt, tussen welke zuiger en het membraan een losse rubber prop is aangebracht om thermostatische bewegingen van de was-5 vullingen vanuit het membraan naar de zuiger over te dragen. Dit is een gecompliceerde constructie, die voor storingen gevoelig is en -zoals natuurlijk alle andere bekende gever construct! es - wat vervaardiging betreft duur is.

Ten aanzien van de toepasbaarheid wordt opgemerkt, dat de 10 met gas en vloeistof gevulde gevers direkt op een te beïnvloeden ventiel kunnen worden gemonteerd, doch ook geschikt zijn voor afstands-besturing via een capillaire buis. De bekende met was gevulde gevers zijn niet voor afstandsbesturing geschikt en kunnen uitsluitend direkt op een ventiel worden aangebracht.

15 De funktieeisen waaraan een goede gever op dit moment moet voldoen, zijn de volgende: een grote slaglengte/°C in het betreffende temperatuurregelgebied, een grote instelkracht, een geringe hysteresis, een geringe dode tijd, d.w.z. de tijd vanaf het optreden van een temperatuurverandering tot het reageren van de gever op de gewijzigde tem-20 peratuur, een geschikte tijdconstante d.w.z. de tijd vanaf het reageren van de gever op de veranderde temperatuur tot de instelling op bijv. -63% van de eindwaarde, hetgeen bij verwarmingslichaamsventielen gewoonlijk 20-30 minuten bedraagt, een geschikt regelgebied, dat bij verwar-mingslichaamsventielen bijv. tussen 8 en 26°C ligt en een principiële 25 toepasbaarheid voor afstandsbesturing.

Naast deze eisen bestaan ook vervaardigingseisen, zoals bijv. vervaardigingsmethoden, die een eenvoudige, goedkope en snelle massaproductie en het gebruik van uit een hygiënisch gezondheidsoogpunt ongevaarlijke componenten mogelijk maken.

30 De bekende gevers voldoen niet aan deze eisen in combinatie.

De uitvinding stelt zich derhalve ten doel een thermostatische gever te verschaffen, die tenminste in hoofdzaak aan de genoemde eisen in combinatie voldoet. Bovendien beoogt de uitvinding in verdere opzichten de stand der techniek op dit gebied te verbeteren en verder 35 te ontwikkelen.

Daartoe bestaat volgens de uitvinding bij een gever vsnhet bovengenoemde type, het genoemde medium uit was of een wasmengsel.

8005198 » * .* -3-

Een dergelijke gever verenigt in zich op een ideale wijze alle funktie- en vervaardigingseisen en is hetrekkelijk ongecompliceerd zodat een eenvoudige, snelle en goedkope vervaardiging en montage wordt verkregen.

5 De werkwijze volgens de uitvinding is daarin gekenmerkt, dat de balg wordt gecomprimeerd voor het wegpersen van eventuele lucht tussen de buitenste vouwen van de balg, waarop de balg wordt verenigd met een was of een wasmengsel, bij voorkeur wordt verwarmd tot een licht vloeibare aggregaatstoestand en het vat na het inbrengen van de balg en de 10 was of het wasmengsel hermetisch wordt afgesloten ten aanzien van de, de was bevattende ruimte tussen de buienzijde van de balg en het vat.

Nauwkeurige berekeningen hebben aangetoond, dat thermostatische gevers volgens de uitvinding kunnen worden vervaardigd met kosten, die slechts een derde tot een vijfde van de kosten van vergelijkbare 15 bekende gevers bedragen. Proeven hebben aangetoond, dat de hysteresis van bekende waselementen 0,6-0,7°C bedraagt, bij de gebruikelijke vloeistof element en 0,3-0,6°C en bij gevers volgens de uitvinding 0,2-0,3°C, hetgeen de goede eigenschappen van de uitvinding bewijst. Al deze waarden zijn gemeten bij een op een verwarmingslichaamsventiel gemon-20 teerde thermostaat, hetgeen betekent, dat ook rekening is gehouden met de wrijving in het ventiel; bovengenoemde verschillen zijn derhalve, zoals duidelijk is, nog groter, hetgeen wijst op het nog groter belang van de uitvinding.

De uitvinding zal onderstaand nader worden toegelicht onder 25 verwijzing naar de tekening. Daarbij toont: figuur 1 een thermostatische gever volgens de uitvinding voor direkte montage op bijv. een ventiel, in langsdoorsnede; figuur 2 een variant van een thermostatische gever, volgens de uitvinding voor afstandsbesturing, in axiale langsdoorsnede, en 30 figuur 3 een diagram ter verduidelijking van de vermogens- verschillen tussen twee bekende thermostatische gevers en een thermostatische gever volgens de uitvinding.

De in figuur 1 afgebeelde gever voor direkte montage op een niet weergegeven ventiel omvat een vat 1 uit een niet elastisch mate-35 riaal, bij voorkeur metaal, dat bij voorkeur een cylindrische bekervorm bezit, waarbij de vrije kant 12 van het vat eerst is omgezet en daarna is omgekraald om achtereenvolgens in de richting vanaf de bodem van het 8005198 » -It- vat te omspannen en te verankeren: een ringvormige afdichting H, de vrije kant of het open uiteinde 13 van een "balg 3 uit meer in het bijzonder kunststof, bij voorkeur acetaalkunststof, en een ringvormige schijf 5 uit bij voorkeur metaal met een centrale opening 1k voor het 5 opnemen van een zuiger 6 uit kunststof of metaal. De zuiger 6 kan bestaan uit een rechte cylindrische stang, waarvan het in het vat 1 gelegen uiteinde tegen de bodem 15 van de balg 3 steunt en daaraan kan zijn bevestigd, waarbij deze bodem planparallel is aan en zich op een afstand bevindt van de bodem 17 van het vat.

10 Terwijl het inwendige van de balg 3 met de atmosfeer via de, de zuiger 6 met speling omgevende opening 1¾ in verbinding staat is de ruimte tussen de balg en het vat met een wasmengsel 2 van bekend type gevuld. Bij voorkeur wordt gebruik gemaakt van een paraffinemengsel met een laag smeltpunt, waarbij nog betere omstandigheden kunnen worden 15 verkregen door eventueel synthese of separatie.

Wanneer de temperatuur in het wasmengsel 2 tengevolge van een verwarming van het vat 1 toeneemt, gaat het wasmengsel vanuit de vaste in de vloeibare toestand over onder een sterke volumevergroting. Hierbij wordt de balg samengedrukt en deze schuift daarbij de zuiger 6 20 naar buiten om de beoogde regelbeweging uit te voeren. Bij afnemende temperatuur zijn de omstandigheden omgekeerd. Wanneer de zuiger niet aan de bodem 15 van de balg is bevestigd, dan kan de zuiger door een niet weergegeven veer worden terugbewogen en steeds tegen de bodem van de balg worden gehouden.

25 Het is duidelijk, dat een dergelijke eenvoudige uitvoerings vorm ook op een snelle, eenvoudige en goedkope wijze kan worden vervaardigd. De zuiger, de ringvormige schijf en het vat kunnen snel en een-voudig in massa worden vervaardigd en met zeer lage kosten vooral wanneer men reeds eenvoudige componenten voor deze onderdelen gebruikt.

30 Ook de balg kan bij voorkeur door vormen in kunststof op een eenvoudige wijze in massa worden vervaardigd, terwijl ook een wasmengsel geen problemen met zich mede brengt.

Ten aanzien van de montage van de afzonderlijke onderdelen worden bij de constructie volgens de uitvinding verdere voordelen ver-35 kregen. Zo kan de balg bij een bepaalde werkwijze door een precies opvullende en vorm aangepaste wasmassa worden omgeven door de balg in een dergelijke massa in vloeibare toestand of in samengeperste of ge- 8005198 > 4 . -5- expandeerde vorm te donqpelen, waarbij al dan niet een vibratieinrichting aanwezig is voor bet verwijderen van luchtbellen, zodat een eenheid, bestaande uit de zuiger, de ringvormige schijf, de balg en de wasmassa bijv. na uitsnijden of uitponsen van deze laatste in af gekoelde en daar-5 door starre vorm op een eenvoudige wijze in het vat kan worden ingébracht, waarvan de vrije kant 12 naar buiten is omgezet en eventueel ook in aansluiting hierop over een deel naar voren kan zijn verlengd, zodat na het inbrengen van de beschreven eenheid de vrije kant 12 Op een eenvoudige en gemakkelijke wijze kan worden omgekraald om de 10 beschreven eenheid zeker en volledig af gedicht te houden en te verankeren.

Dankzij de combinatie van een balg in een geschikt kunststof-materiaal en een wasvulling verkrijgt men een bijzonder goedkope en desondanks volledig betrouwbare thermostatische gever, die een slaglengte 15 en hysteresis zonder zijnsgelijke bezit. Ook de dode tijd wordt aanmerkelijk geringer dan bij de bekende gevers.

Een verdere voorkeursvervaardigings- en montagemethode voor een thermostatische gever volgens de uitvinding is de volgende: Het vat 1 wordt in een niet afgeheelde mal met vibratieinrichting voor een snel 20 verwijderen van eventueel aanwezige luchtbellen geplaatst. Een geschikte was of een wasvulling wordt bij een zodanige temperatuur ingebracht, dat de was of het mengsel licht vloeibaar is, hetgeen bij voorkeur bij +30°C het geval is. Daarna worden de balg 3 en de metalen schijf 5 op een niet afgebeelde doorn met behulp van een niet afgeheelde zuigbron gebracht, 25 welke bron ook de balg samenzuigt. De balg en de metalen schijf worden dan in het vat gebracht, waarop de kraag 12 daarvan om de metalen schijf wordt geperst of gekraald. Dit gehele vervaardigings- of montage-verloop kan automatisch plaatsvinden. Na het opheffen van de onderdruk expandeert de balg automatisch en verdringt daarbij het gemakkelijk _ 30 vloeibare medium in het vat vanaf het bodem- en centrale gebied daarvan om in de ruimten tussen de balgvouwen aan de buitenzijde binnen te stromen. Hierdoor wordt een toevoer van was of dergelijke zonder bellen gegarandeerd, welke was dan afhankelijk van het gewenste smeltpunt in een half vloeibare of zelfs vaste toestand kan overgaan zonder dat zich 35 daarbij problemen voordoen. De was of het wasmengsel kan niet zoals een vloeistof of een gas door de kunststofbalg heen diffunderen en daardoor een dergelijke gever steeds minder vermogen laten leveren en aan het einde 8005193 -6- onbruikbaar maken.

De uitvinding stoelt derhalve op het inzicht, dat een was of een wasmengsel van het hier betreffende type in hoofdzaak niet door kunststofbalg kan diffunderen, dat een dergelijke balg een zo gering 5 mogelijke hysteresis en derhalve een zo groot mogelijk slaglengte bezit en de balg door vas of een wasmengsel in vloeibare of half vloeibare toestand kan worden omgeven, eventueel onder gebruik van een vibratie-inrichting, zodat luchtinsluitingen qp zekere wijze worden vermeden. Volgens de uitvinding wordt ook rekening gehouden met het feit, dat men 10 meer in het bijzonder bij direkt op een verwarmingslichaams vent iel te monteren thermostaten een zo gering mogelijke warmteoverdracht vanuit het ventiel naar de gever verkrijgt, terwijl de thermostaat tegelijkertijd gevoelig is voor uitwendige temperatuurveranderingen. Ook deze omstandigheden zijn een reden voor het feit, dat de kunststof volgens 15 de uitvinding als materiaal met een gering vaimtegeleidingsvermogen voor de inwendige geverdelen en metaal als materiaal met groot warmfce-geleidingsvermogen voor de buitenste geverdelen wordt voorgesteld. Verdere voordelen van een kunststofbalg, meer in het bijzonder uit acetaal-kunststof, zijn de grote vermoeidheidsvastheid en de goede veereigen-20 schappen daarvan.

In figuur 2 vindt men een variant van een gever volgens de uitvinding voor afstandsbesturing. De in figuur 1 afgeheelde uitvoeringsvorm komt overeen met het in figuur 2 afgebeelde linker geverdeel I afgezien van het feit, dat de zuiger 6 ontbreekt en de opening 1^ 25 in. bij voorkeur verkleinde vorm het ene uiteinde van een capillaire buis 7 omvat, die zich in de bodem 1.6 van het deel II uit strekt. De capillaire buis 7 is afdichtend in de schijf 5 resp. de bodem 16 van het vat aangebracht, bijv. door lassen. De balg 3 van het vat van de gever bezit echter in dit geval in plaats mn een zuiger een vloeistof- of 30 gasvulling 18, bijv. siliconolie.

Het vat 8 van het deel II en ook de balg 9 daarvan, evenals de schijf 10 en de zuiger 11 zijn bij voorkeur op dezelfde wijze uitgevoerd als onder verwijzing naar figuur 1 is beschreven.

Bij volumeveranderingen van het wasmengsel 2 wordt de balg 35 3 in het geverdeel I beïnvloed, zodat de balg wordt samengedrukt of verlengd. Deze verandering wordt via de vulling 18 en de capillaire buis 7 overgedragen naar het deel II. Op deze wijze wordt een samendruk- 8005198 -» v -7- ken resp. een verlenging van de balg in bet deel II bij samendrukken ’ resp. verlengen van de balg 3 in bet deel I verkregen. De bewegingen van de balg 9 worden overgedragen naar de zuiger 11, die of aan de bodem 19 van de balg kan zijn bevestigd of met behulp van een niet 5 afgebeelde terugstelveer in aanraking met deze bodem wordt gehouden.

Figuur 3 toont op een duidelijke wijze de betere werking van een thermostatische gever volgens de uitvinding wat betreft slaglengte en geringe hysteresis ten opzichte van zowel gebruikelijke met vloeistof alsook met wasgevulde thermostatische gevers. Bij voorkeur wordt 10 een zodanig wasmengsel bij een gever volgens de uitvinding gekozen, dat het smeltpunt van het mengsel tussen +6°C en +28°C ligt, zodat de door het smelten veroorzaakte volumevergroting een bijzondere invloed heeft op de slaglengte van de zuiger. Natuurlijk kan men door de keuze van de samenstelling van het wasmengsel een smeltpunt in bijna elk 15 gewenst temperatuurvlak verkrijgen en ook grote intervallen tussen de gewijzigde aggregaatstoestanden van het mengsel, d.w.z. van de over-gang van vaste naar half vloeibare en verder naar licht vloeibare toestand.

20 @00 5 1 9 8

Claims (8)

1. 2. Thermostatische gever volgens conclusie 1, met het kenmerk, dat het smeltpunt van de was of het vasmengsel tussen +6°C en +28°C ligt, welke temperaturen bij voorkeur de drempel tussen de vaste en half vloeibare resp. de half vloeibare en licht'vloeibare 15 - aggregaatstoestand zijn.
2. 3. Thermostatische gever volgens conclusie 1, met het kenmerk, dat de balg uit kunststof bestaat, meer in het bijzonder uit ace-taalkunststof, en bij voorkeur door vormblazen is gevormd. U. Thermostatische gever volgens conclusies 1-3, met het 20 kenmerk, dat de gever is voorzien van een vat (Γ) uit een niet elastisch materiaal, bij voorkeur metaal, welk vat bij voorkeur een cylindrische bekervorm bezit, waarbij de vrije kant (12) van het vat is omgezet en omgekraald om te omspannen en te verankeren: een ringvormige afdichting (^), de vrije kant of het open einde (13) van de balg (3), en een ring-25 vormige schijf (5) uit bij voorkeur metaal met een centrale opening (HO voor het onderbrengen van een zuiger (6) uit kunststof of metaal.
3. 5. Thermostatische gever volgens conclusie if, met het kenmerk, dat de zuiger (6) bij voorkeur bestaat uit een rechte cylindrische stang waarvan het in het vat (1) gelegen uiteinde tegen de bodem (15) van de 30 balg (3) steunt en hieraan bij voorkeur is, bevestigd, welke bodem bij voorkeur planparallel aan de bodem (17) van het vat op een af-stand hiervan is opgesteld, en dat het inwendige van de balg (3) met de atmosfeer via de, de zuiger (6) met speling omgevende opening (11+) in de schijf (5) in verbinding staat, en de ruimte tussen de balg en het vat met de 35 genoemde was of een wasmengsel is gevuld.
4. 6. Thermostatische gever volgens een der conclusies 1-3, welke gever voor afstandsbesturing dient, met het kenmerk, dat de gever is 8005198 -9- voorzien van een voelerdeel (i) en een uitvoerend deel (il), welke delen steeds zijn voorzien van een bij voorkeur bekervormig vat (1) resp. (8), welke vaten steeds een balg (3) resp. (9) omvatten met een ring-schijf (5 resp. 10) met afdichting (U) 9 waarbij de ruimte csm het af-5 tastdeel (1) tussen de balg en het vat is gevuld met een wasmengsel (2), terwijl het inwendige van de balg (3) met een vloeistof of een gas. C18) is gevuld, bijv. silicoonolie, waarbij de ruimte tussen de balg (9l en het vat (8) in het uitvoerende deel (II) via een capillaire buis 'Cl) met elkaar in verbinding staan, en in het uitvoerende deel (IIJ 10 in de balg (9) daarvan een zuiger (11) is aangebracht, die uit de ringvormige schijf (10) uitsteekt,
5. 7. Werkwijze voor het vervaardigen van een thermostatische gever volgens conclusie 1, welke meer in het bij-zonder voor tempera-tuurregelende ventielen of het beïnvloeden van dergelijke ventielen 15 via afstandsbesturing dient, bijv. verwarmingsliehaamsventïelen, voorzien van een in wezen niet-elastisch vat met een comprimeert are balg, en een zuiger voor het uitvoeren van de regelbewegingen, waarbij de ruimte tussen het vat en de balg hermetisch is afgesloten en met een medium met goede warmteuitzettingscoëfficiënt is gevuld, met het kenmerk, 20 dat de balg (3) wordt gecomprimeerd voor het wegpersen . van eventuele lucht tussen de uitwendige vouwen daarvan, waarop de balg wordt samengebracht met een was of een wasmengsel, bij voorkeur wordt verwarmd tot een licht vloeibaar aggregaatstoestand, en het vat (1) na het inbrengen van de balg en de was of het wasmengsel hermetisch wordt af-25 gesloten ten aanzien van de, de was bevattende ruimte tussen de buitenzijde van de balg en het vat.
6. 8. Werkwijze volgens conclusie 7, met het kenmerk, dat het vrije uiteinde (13) van de balg op een zuigbron voor het comprimeren van de balg wordt aangesloten, waarop de balg bij voorkeur wordt ge- 30 vïbreerd voor het snel verwijderen van eventueel aanwezige luchtbellen.
7. 9. Werkwijze volgens conclusies 7 en 8, met het kenmerk, dat het vat (1) met de was· of een wasmengsel in licht vloeibare toestand wordt gevuld, de balg (3) en een metalen ringschijf (5) voor het afsluiten van het open uiteinde (12) van het vat op een doorn of dergelijke 35 met behulp van genoemde zuigbron worden aangebracht, de balg en de schijf daarna in het vat worden gebracht, waarop het vrije uiteinde of de kraag (12) van het vat om de schijf (5) wordt geperst voor het ver- 9005133 -10- * krijgen van een hermetische afdichting van de ruimte tussen de buitenzijde van de balg en het vat, waarop een expansie van de balg mogelijk wordt gemaakt.
8. 10. Werkwijze volgens conclusie J3 met het kenmerk, dat de 5 balg door een vasmassa door indompeling in een vloeibare wasmassa in samengeperste of geexpandeerde vorm wordt omgeven, bij voorkeur met behulp van een zuigbron en een triUingsinriehting, zodat een eenheid, bestaande uit tenminste balg en wasmassa bijv. na uitsnijden of uitponsen uit laatstgenoemde in afgekoelde en daardoor verharde toestand 10 vervolgens in het vat (1) kan worden ingebracht, welk vat daarop door een ringvormige schijf of dergelijke (5) wordt afgesloten. 8005198