SE445590B - Termostatisk givare och sett att tillverka densamma - Google Patents

Description

10 15 20 25 30 35 7907684-0 2 som är anordnat i eller med anslutning till nämnda vätska. Avsik- är att undvika de problem, som uppstår, då en metallbälg kom- i direkt kontakt med ett medium, som ändrar aggregationstill- ten mer stånd.

DE-A l,523,392 nämner, att det är tidigare känt att använda sig av ett expanderande medium, som växlar aggregationstillstánd inom termostatens arbetsområde, varvid det sker en språngvis volymför- ändring vid övergång från fast till flytande och omvänt. Skriften nämner mycket riktigt beträffande denna tidigare kända teknik föl- jande: "Nackdelen hos dessa utföringsformer består huvudsakligen däri, att behàllarna hos med metallbälgar som fjäderrör eller mem- brandosor utrustade termostater hittills inte kunnat fyllas med sådana medier, som växlar sitt aggregationstillstànd inom termosta- tens arbetsområde, emedan de vid övergång från flytande till fast tillstånd uppkommande kristallerna fixerar vecken hos metallfjäder- röret eller membrandosan. Därigenom kan vid rörelser hos bälgen el- ler membrandosan skador uppkomma på detta element, som under vissa omständigheter kan leda till en mekanisk förstörelse av detsamma.

I vilket fall som helst uppträder därigenom starka friktionskraf- ter. Man har därför vid sådana termostater hittills varit tvungen att i stället för bälgformiga avslutningsorgan använda sig av kolv- artade, i expansionsmedelsbehállaren inskjutande arbetskolvar".

BE-A 875,876 beskriver en termostatisk givare av det slag, som an- ges i ingressen på patentkravet 1. I beskrivningens sista stycke anges där, att bälgen kan bestå av elastiskt material, nämligen gummi eller elastisk plast. Några närmare angivelser av en sådan plastbälgs utformning finns ej.

Det skall påpekas, att en elastisk plastbälg kan sammanpressas även i radialled och därmed inte kan omvandla en volymändring hos mediet fullt ut till en axialrörelse hos en i bälgen insatt kolv.

US-A 2,798,507 visar en plastbälg framställd genom formgjutning avsedd att användas som en termostatbälg i en motor. Godset är jämntjockt även i själva vecken på bälgen. Detta ger ett ökat böj- motstånd i vecken och den blir därmed funktionsmässigt jämförbar med en metallbälg. 10 15 20 25 30 35 7907684-0 3 US-A 3,3l9,532 visar en plastbälg framställd i tvà tillverknings- steg. I ett första tillverkningssteg framställs en förprodukt till plastbälgen bl a genom exempelvis formblåsning. Denna förformade plastbälg kallpressas sedan, så att godset i bälgvecken blir kil- format inifrån och ut. I synnerhet blir godset i de inre vecken jämntjockt runt hela böjen. Därmed blir denna bälg i böjelastiskt avseende jämförbar med den formgjutna bälgen enligt US-A 2,798,507.

I GB-A l,27l,794 beskrivs ett förfarande, där en termostatbälgs vakuum, innan den fylls med ett medium. medieutrymme evakueras med omfattan- Detta är en komplicerad operation, som kräver en dyr och de apparatur för sitt genomförande.

Beträffande användbarheten kan sägas, att gas- och vätskefyllda givare kan monteras direkt på den ventil, som skall styras men även inriktas för fjärrmanövrering via ett kapillärrör. Tidigare kända vaxfyllda givare lämpar sig ej för fjärrmanövrering och finns därför endast för montage direkt på en ventil.

De funktionskrav, som en bra givare i dag helst skall uppfylla, är följande: stor slaglängd/OC inom aktuellt temperaturreglerings- område, stor ställkraft, låg hysteres, liten dödtid, dvs den tid som åtgår från det en temperaturändring inträder, tills dess att givaren börjar reagera på den ändrade temperaturen, tidskonstant, dvs den tid som åtgår från det givaren börjar reage- ra på den ändrade temperaturen, tills dess att den ställt in sig lämplig på exempelvis 63% av slutvärdet, vilket för radiatorventiler van- ligen är 20-30 min., lämpligt regleringsområde, vilket för radia- torventiler exempelvis är 8-26°C och principiell användbarhet för fjärrmanövrering.

Förutom dessa uppräknade funktionskrav ställs även tillverknings- krav, såsom tillverkningsmetoder, som medger enkel, billig och snabb massproduktion samt användande av ur hygienisk synpunkt el- ler hälsosynpunkt ofarliga komponenter.

De tidigare kända givarna uppfyller ej dessa krav i kombination. 10 15 20 25 30 35 7907684-0 4 Syftet med föreliggande uppfinning är därför att frambringa en termostatisk givare, som åtminstone i huvudsak uppfyller de upp- räknade kraven i kombination. Dessutom åligger det uppfinningen att i ytterligare avseenden förbättra och vidareutveckla teknikens stånd på detta omrâde.

Dessa syftemál förverkligas enligt föreliggande uppfinning, genom att en termostatisk givare av det inledningsvis angivna slaget k ä n n e t e c k n a s a v , a t t bälgen är en formblàst bälg av acetalplast, att vaxet eller vaxblandningen är inriktad att un- dergá en sprànglik eller icke-linjär volymförändring vid ändringar i sitt aggregationstillstánd, nämligen mellan +l2°C och +25°C från fastare till halvflytande eller från halvflytande till lättfly- tande. En sådan givare förenar i sig pà ett idealiskt sätt samtli- ga funktions- och tillverkningskrav och är relativt okomplicerad, så att en enkel, snabb och billig tillverkning och montering med- ges.

Sättet enligt föreliggande uppfinning kännetecknas av att en form- blåst bälg av acetalplast komprimeras till utpressning av all luft mellan dess utvändiga veck, varefter den förs samman med ett vax eller en vaxblandning uppvärmd till lättflytande aggregationstill- stånd, och att kärlet efter inbringande av bälgen och vaxet eller vaxblandningen tillsluts hermetiskt med avseende på det vaxet el- ler vaxblandningen innehållande utrymmet mellan bälgens utsida och kärlet. Härigenom slipper man ifrån den dyra och komplicerade operationen att evakuera mediautrymmet under vakuum.

Exakta kalkylationer har givit vid handen, att termostatiska giva- re enligt uppfinningen kan framställas till en kostnad uppgående till enbart 1/3 à l/S av kostnaden för liknande tidigare kända gi- Vare .

Formblásning av en plastbâlg sker, när materialet befinner sig i halvsmält tillstànd. Följden blir, att partierna mellan vecken får tjockare gods än själva vecken. Detta medför, att vid sammanpress- ning av bälgen rörelsen huvudsakligen sker i vecken, medan partiet mellan vecken fungerar som en brickfjäder. Detta ger plastbälgen 10 15 20 25 30 35 7907684-0 5 samma utsökta fjädringskaraktär som en stapel brickfjädrar. I bjärt kontrast härtill har tidigare kända plastbälgar och metall- bälgar jämntjockt gods i sina veck och mellanliggande delar. Det- ta gäller även formblàsta bälgar enligt US-A 3,3l9,532, som sedan vidarebehandlas, så att godset i vecken blir tjockare.

Föreliggande uppfinning skiljer sig från den termostatiska giva- ren enligt BE-A 875.876 dels genom att bälgen har en speciell form àstadkommen genom formblásning, dels genom att ett vaxmedium är inriktat att undergå en språngvis eller icke-linjär volymföränd- ring inom givarens arbetsområde. I BE-A 875,876 sägs nämligen ut- tryckligen pà sid. 2, sista stycket, att “det termiska reagerande materialet skall ha en väsentligen likformig volymändring per änd- rad temperaturenhet".

Ingen tidigare publikation visar en kombination av en formblást plastbälg och ett vaxmedium, som undergár en sprângvis eller icke- linjär volymförändring inom arbetsområdet. Detta är en förutsätt- ning för att erhålla en tidigare icke uppnåelig teknisk effekt med avseende på slaglängd/OC och hysteres-värde. Detta har styrkts med jämförande prov. Dessa prov har visat, att hysteresen hos kon- ventionella vaxelement uppgår till 0,6-O,7°C, hos konventionella vätskeelement till 0,3-0,6°C och hos givare enligt föreliggande uppfinning itll 0,2-0,3°C, vilket visar överlägsenheten av uppfin- ningen. Samtliga dessa värden är uppmätta med en termostat monte- rad på en radiatorventíl innebärande, att även friktionen i venti- len inkluderas och ovannämnda skillnader av allt att döma är ännu större, så att uppfinningen tillkommer ännu större betydelse.

Ytterligare kännetecken av och fördelar med uppfinningen framgår av följande detaljbeskrivning under hänvisning till bifogade rit- ningar. På dessa föreställer: en termostatisk givare enligt uppfinningen för direkt montage på exempelvis en ventil i axíal genomskärning, en modifierad termostatisk givare enligt uppfinningen avsedd för fjärrmanövrering i axial genomskärning, och Fig._l Fig. 2 Fig. 3 ett diagram utvisande effektivitetsskillnader mellan 7907684-0 10 15 20 25 30 35 6 tvà tidigare kända termostatiska givare och en termosta- tisk givare enligt uppfinningen.

Den i fig. l visade givaren för direkt montage på en icke visad ventil innefattar ett kärl l av oelastiskt material, företrädesvis metall, vilket lämpligen har en cylindrisk bägarform, varvid den fria kärlkanten 12 närmast utkragats och sedan ombockats till att i tur och ordning räknat i riktning från kärlets botten omspänna och förankra en ringformig packning 4, den fria kanten eller öppna änden 13 till en bälg 3 framställd genom formblåsning av acetal- plast, och en bricka 5 av lämpligen metall med ett centralt hål 14 för rymmande av en kolv 6 av plast eller metall. Kolven 6 kan vara en rak, cylindrisk stäng, vars i kärlet l belägna ände stöder sig mot och kan vara fäst vid bälgens 3 botten 15, som är anordnad planparallell relativt och på avstånd från kärlets botten 17.

Medan bälgens 3 inre kommunicerar med atmosfären via det kolven 6 med spel omgivande hålet 14, är utrymmet mellan bälgen och kärlet fyllt med en vaxblandning 2 av i och för sig känt slag. Med fördel kan användas en paraffinblandning med låg smältpunkt, varvid ännu bättre förutsättningar eventuellt kan uppnås genom synteser eller separationer.

När temperaturen stiger i vaxblandningen 2 som en följd av upp- värmning av kärlet 1, övergår vaxblandningen från fast till fly- tande tillstánd under kraftig volymökning. Vid denna trycks bäl- gen 3 ihop och skjuter därvid ut kolven 6 till att utföra avsedd reglerrörelse. Vid sjunkande temperatur blir förhållandet det om- vända. Är kolven ej fäst vid bälgbottnen 15, så kan en ej visad fjäder föra tillbaka kolven och hålla den i ständig anliggning mot bälgbottnen.

Det är uppenbart, att ett sådant enkelt utförande också kan till- verkas snabbt, enkelt och billigt. Kolven, brickan och kärlet kan snabbt och enkelt massproduceras till extremt låga kostnader, om man inte använder sig av enkel handelsvara till dessa delar. Även bälgen går lätt att massproducera genom formblåsning av acetal- plast och ej heller bereder en vaxblandning problem av något slag. 10 15 20 25 30 35 40 7907684-0 7 I fråga om ihopmonteringen av de enskilda delarna kan med konstruk- tionen enligt föreliggande uppfinning erhållas ytterligare förde- lar. Således kan bälgen enligt ett sätt omges med runt om exakt utfyllande och formanpassad vaxmassa genom neddoppning i flytande sådan i ihoppressad eller expanderad form, med eller utan vibra- tionsanordning för avlägsnande av luftblâsor, så att en enhet be- stående av kolv, bricka, bälg och vaxmassa, exempelvis efter ut- skärning eller utstansning av den senare i avkyld och därmed stel nad form enkelt kan föras in i kärlet, vars fria kant 12 är utåt- kragad och möjligen även i anslutning härtill en bit förlängd framåt, så att efter införande av den beskrivna enheten den fria kanten 12 lätt och enkelt kan bockas om till att säkert hålla och läckagefritt förankra den beskrivna enheten.

Tack vare kombinationen mellan en bälg i lämpligt plastmaterial och en vaxfyllning erhålls en ytterst billig och ändå helt igenom tillförlitlig termostatisk givare uppvisande en slaglängd och låg hysteres utan motstycke. Även dödtiden blir avsevärt mindre än hos tidigare kända givare.

Ett föredraget sätt att framställa respektive montera en termosta- tisk givare enligt uppfinningen är följande: Kärlet 1 sätts i en ej visad fixtur med vibrationsanordning för snabbt avlägsnande av eventuella luftblásor. Ett lämpligt vax eller en vaxfyllning pâ- fylls vid sådan temperatur, att vaxet eller blandningen är lätt- flyuande, vilket företrädesvis är fenet via +3o°c. seden fäste bälgen 3 och metallbrickan 5 på en ej visad~dorn med hjälp av en sugkälla, som också suger ihop bälgen. Bälg och metallbricka förs sedan in i kärlet, varefter dess krage 12 pressas ihop kring metallbrickan. Hela detta framställnings- eller monteringsförlopp kan ske automatiskt. Sedan undertrycket upphävts, expanderar bäl- gen automatiskt och tränger därvid i kärlet undan det lättflytan- de mediet från kärlets botten- och mittomráde till att strömma in i utrymmena mellan gälarna eller flänsarna på bälgens utsida. Häri- genom garanteras ett blàsfritt införande av vaxmedium, vilket se- nare alltefter önskad smältpunkt kan återgå till halvflytande el- ler t o m fast form utan att förorsaka några problem. vaxet eller vaxblandningen kan ej i likhet med en vätska eller gas diffundera igenom plastbälgen och därigenom göra en sådan givare allt ineffek- tivare och till slut oanvändbar. 10 15 20 25 30 35 7907684-0 8 Uppfinningen bygger således delvis på insikten, att ett vax eller en vaxblandning av här ifràgakommande slag huvudsakligen ej kan diffundera igenom en plastbälg, att en sådan bälg har lägsta tänk- bara hysteres och därmed största tänkbara slaglängd, och att bäl- gen kan omges av vax eller en vaxblandning i flytande eller halv- flytande form, eventuellt med tillkopplande av vibrationsanordning, så att luftinneslutningar med säkerhet undviks. vidare med i beräkningen, att man speciellt för termostater, som får så liten värmeöverföring Uppfinningen tar monteras direkt på en radiatorventil, som möjligt från ventilen till givaren, samtidigt som termostaten är känslig för yttre temperaturförändringar. Även dessa omständig- heter är anledningen till, att enligt uppfinningen plast föreslås som material med låg värmeledníngsförmàga till de inre na och metall som material med hög värmeledningsförmága till de ytt- re givardelarna. Ytterligare fördelar med en plastbälg, speciellt i acetalplast, är dess höga utmattningshàllfasthet och dess goda givardelar- fjädringsegenskaper. 2 visas en modifierad givare enligt uppfinningen för fjärr- Härvid föreligger överensstämmelse med det i fig. 1 i fig. 2 visade givardelen I I fig. manövrering. visade utförandet för den till vänster bortsett från, att kolven 6 saknas och hålet 14 i företrädesvis mindre form rymmer ena änden av ett kapillärrör 7, som sträcker sig in i bottnen 16 till den verkställande delen II. Kapillärröret 7 är avtätat insatt i brickan 5 respektive kärlbottnen l6, exempel- vis genom fastsvetsning. Givarkärlets bälg 3 rymmer dock i detta fall i stället för en kolv en vätske- eller gasfyllning 18, exem- pelvis silikonolja.

Kärlet 8 till den verkställande delen II och även dess bälg 9 samt bricka 10 och kolv ll har lämpligen samma utformning som visad och beskriven i samband med fig. l.

Vid volymändringar i vaxblandningen 2 påverkas bälgen 3 i givar- delen I, så att den trycks ihop eller förlängs. Denna förändring överförs via fyllningen 18 och kapillärröret 7 till den verkstäl- lande delen II. Pâ så sätt erhålls en ihoptryckning respektive för- längning av bälgen 9 i den verkställande delen vid en ihoptryck-

Claims (4)

10 15 20 25 30 35 7907684-0 9 tryckning respektive förlängning av bälgen 3 i givardelen. Bäl- gens 9 rörelser överförs till kolven ll, som antingen kan vara fäst vid bälgbottnen 19 eller hållas i kontakt med denna med hjälp av en ej visad returfjäder. Fig. 3 visar den klara överlägsenheten av en termostatisk givare enligt uppfinningen i fråga om slaglängd och låg hysteres gentemot både konventionella vätske- och vaxfyllda termostatiska givare. Företrädesvis väljs en sådan vaxblandning till en givare enligt uppfinningen, att blandningens smältpunkt ligger mellan +l2°C och +2S°C, så att den av smältningen föranledda extra volymökningen ger ett extra utslag på kolvens slaglängd. Självfallet kan man ge- nom valet av vaxblandningens sammansättning erhålla en smältpunkt på nästan varje önskad temperaturnivà och även vida intervaller mellan blandningens ändrade aggregattillstànd, dvs övergången från fastare till halvflytande och vidare till lättflytande tillstànd. I det föregående beskrivna och på ritningen visade utföringsexem- pel är endast att betrakta som ej begränsande exempel, som kan mo- difieras och kompletteras på godtyckligt sätt inom ramen för upp- finningstanken och följande patentkrav. P A T E N T K R A V

1. Termostatisk givare För rumstemperaturreglerande radiator- ventiler eller påverkan av sådana via fjärrmanövrering, inne- fattande ett väsentligen oelastiskt kärl (1) med en komprimer_ bar bälg (3) av plast och en kolv (6) för rörelser, varjämte utrymmet mellan kärlet tiskt tillslutet och helt utfyllt med ett värmeutvidgningskoefficient, nämligen ett vax eller en vax- blandning, 8 t t bål- gen (3) är en furmbläst bäig av acetaiplaet, att vaxet enar utförande av regler- och bälgen är herme- medium (2) med god k ä n n e t e c k n a d d ä r a v , vaxblandningen är inriktad att undergâ en språnglik eller icke- linjär volymförändring vid ändringar i sitt aggregationstill- stånd, nämligen mellan +l2°C och +25°C från fastare till halv- flytande eller från halvflytande till lättflytande. 7907684-0 10 15 20 25 30 35 40 10 .

2. Termostatisk givare enligt patentkravet l, vilken givare är avsedd för fjärrmanövrering och innefattar en avkännande del (I) och en verkställande del (Il), vilka delar innefattar var sitt bägarformiga kärl (1 respektive 8), k ä n n e - t e c k n a d d ä r a v , a t t delarna (I, II) innefattar var sin bälg (3 respektive 9) samt en bricka (5 respektive 10), varvid den avkännande_delens (I) utrymme mellan bälg och kärl är utfyllt med en vaxblandning (2), medan bälgens (3) inre är dtfyllt med en vätska eller en gas (18), exempelvis silikon- olja, och på i och för sig känt sätt kommunicerar med utrymmet mellan bâlgen (9) och kärlet (8) i den verkställande delen (II) via ett kapillärrör (7), varvid en kolv (ll) är förakjutbart anordnad i den verkställande delen (II) inuti dess bälg (9) och skjuter ut genom brickan (10).

3. Sätt att tillverka en termostatisk givare för rumstempera- turreglerande radiatorventiler eller påverkan av sådana via fjärrmanövrering-enligt patentkravet l, vilken givare innefat- tar ett väsentligen oelastiskt kärl (l) med en komprimerbar bälg (3) och en kolv (6) för utförande av reglerrörelser, var- jämte utrymmet mellan kärlet och bälgen är hermetiskt tillslu- tet och innehåller ett medium (2) med god värmeutvidgningsko- efficient, nämligen ett vax eller en vaxblandning, som undergâr en språnglik eller icke-linjär volymförändring vid ändringar i sitt aggregationstillstånd, k ä n n e t e c k n a t d ä r - a v , a t t en formblåst bälg (3) av acetalplast komprimeras till utpressning av all luft mellan dess utvändiga veck, var- efter den förs samman med ett Vax eller en Vaxblendníng Upp- värmd till lättflytande aggregationstillstând, och att kär- let (1) efter inbringande av bälgen och vaxet eller vaxbland- ningen tillsluts hermetiskt med avseende på det vaxet eller vaxblandningen innehållande utrymmet mellan bälgene utsida och kärlet.

4. Sätt enligt patentkravet 3, k ä n n e t e c k n a t d ä r a v , a t t kärlet (1) fylls med ett vax eller en vax- blandning i lättflytande tillstànd, att bëlgen (3) fästes på en dorn eller dylikt,_att bälgen sedan förs in i kërlet i komprimerat tillstånd, där utrymmet mellan vecken är utplånat, varefter kärlets fria ände eller krage (12) bockas kring den fria bälgänden och en bricka (5 respektive 10) för åstad- kommande av hermetisk tillslutning av utrymmet mellan bälgens utsida och kärlet, varefter bälgen tillåts expandera.