DE102018103165A1

DE102018103165A1 - Thermostatisches Arbeitselement

Info

Publication number: DE102018103165A1
Application number: DE102018103165.3A
Authority: DE
Inventors: Andreas Auweder; Eike Willers; Uli Rudischer; Gerhard Waltner; Markus Nagel
Original assignee: Otto Egelhof GmbH and Co KG
Current assignee: Otto Egelhof GmbH and Co KG
Priority date: 2018-02-13
Filing date: 2018-02-13
Publication date: 2019-08-14
Also published as: FR3077862A1; FR3077862B1

Abstract

Die Erfindung betrifft ein thermostatisches Arbeitselement mit einem Gehäuse (12), welches einen einseitig offenen Aufnahmeraum (16) aufweist, in dem ein Dehnstoff (17) vorgesehen ist, mit einem Führungsteil (21), das eine zum Aufnahmeraum (16) ausgerichtete Führungsbohrung (22) aufweist, in der ein Arbeitskolben (28) verschiebbar geführt ist, wobei zwischen dem Aufnahmeraum (16) und dem Arbeitskolben (28) eine in der Führungsbohrung (22) axial verschiebbare Dichtung (30) vorgesehen ist.

Description

Die Erfindung betrifft ein thermostatisches Arbeitselement mit einem Gehäuse, welches einen einseitig offenen Aufnahmeraum aufweist, in dem ein Dehnstoff vorgesehen ist und mit einem Führungsteil, das eine zum Aufnahmeraum ausgerichtete Führungsbohrung aufweist, in der ein Arbeitskolben verschiebbar geführt ist.
Aus der EP 1 475 685 A1 ist ein solches thermostatisches Arbeitselement bekannt. Bei diesem thermostatischen Arbeitselement ist zwischen dem Führungsteil und dem Gehäuse eine Membran vorgesehen, welche im äußeren Randbereich eine Erhöhung aufweist, um den Aufnahmeraum gegenüber der Umgebung abzudichten. Diese Membran erstreckt sich auch vollständig über die Öffnung des Aufnahmeraumes, welchem das Führungsteil zugeordnet ist. Dadurch wird die Führungsbohrung gegenüber dem Aufnahmeraum abgedichtet. In dem Aufnahmeraum wird als Dehnstoff üblicherweise eine Wachsmischung eingesetzt. Es können als Dehnstoff auch pulverförmige Materialien wie Metalloxide oder Metalle oder auch ein Dehnstoffmaterial mit expandiertem Graphit vorgesehen sein.
Der Einsatz von solchen statischen Membrandichtungen weist den Vorteil auf, dass mit einem Dichtungselement eine Schnittstelle zwischen dem Führungsteil und dem Gehäuse sowie eine Schnittstelle zwischen dem Aufnahmeraum und der Führungsbohrung des Führungsteils abgedichtet werden kann. Allerdings treten manchmal aufgrund der hohen Arbeitsdrücke im Aufnahmeraum, beispielsweise von mehr als 100 bar, und der damit verbundenen Arbeitshübe an der Membrandichtung Beschädigungen auf. Zudem sind diese Membrandichtungen und Gummieinsätze mit einer Toleranz behaftet, so dass eine aufwändige Kalibrierung solcher thermostatischen Arbeitselemente erforderlich ist.
Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, ein thermostatisches Arbeitselement vorzuschlagen, welches im Aufbau einfach ist und eine hohe Lebensdauer aufweist.
Diese Aufgabe wird durch eine axial verschiebbare Dichtung gelöst, welche in der Führungsbohrung des Führungsteils vorgesehen ist. Es hat sich herausgestellt, dass eine solche axial bewegbare Dichtung, die an einer Stirnseite des Arbeitskolbens anliegt und in Abhängigkeit der Ausdehnung des Dehnstoffes einen Arbeitshub auf den Arbeitskolben überträgt, gleichzeitig eine hinreichende Abdichtung der Führungsbohrung ermöglicht. Dies weist den Vorteil auf, dass eine den einseitig offenen Aufnahmeraum überdeckende Membrandichtung nicht mehr erforderlich ist. Zudem kann eine einfache und kostengünstige Dichtung ausgebildet werden, welche in der Führungsbohrung axial verschiebbar ist.
Darüber hinaus kann durch diese axial verschiebbare Dichtung der Vorteil erzielt werden gegenüber der statischen Membrandichtung oder auch einem herkömmlichen sackartigen Gummieinsatz, die mit großen Toleranzen behaftet waren, dass auf eine aufwändige Kalibrierung bezüglich eines definierten Verfahrweges bei einer definierten Temperatur des Dehnstoffes und der Umgebungstemperatur entgegen einer definierten Kraft eines axialen Kraftspeichers verzichtet werden kann.
Bevorzugt ist die axial verschiebbare Dichtung als ein zylindrischer Körper ausgebildet, der ausschließlich von dem Führungsteil in der Führungsbohrung verschiebbar geführt ist. Somit ist die axial verschiebbare Dichtung getrennt zu einer weiteren Dichtung vorgesehen, welche zur Abdichtung einer zum Aufnahmeraum weisenden Schnittstelle dient.
Die Dichtung ist bevorzugt aus elastisch verformbarem Material, insbesondere aus Kunststoff, hergestellt. Vorteilhafterweise ist ein Elastomer oder ein thermoplastischer Elastomer (TPE) eingesetzt.
Des Weiteren ist bevorzugt die Dichtung als ein balliger zylindrischer Körper oder ein zylindrischer Körper mit radial abstehender oberen und/oder unteren Dichtlippe ausgebildet. Alternativ kann auch ein kegelstumpfförmiger Zylinder vorgesehen sein, wobei die kleinere Querschnittsfläche in Richtung auf den Aufnahmeraum ausgerichtet ist. Durch den Arbeitsdruck des Dehnstoffes, der auf die Dichtung wirkt, kann eine zumindest geringfügige elastische Verformung der Dichtung erzielt werden, da der Arbeitsdruck des Dehnstoffes auf den Arbeitskolben übertragen wird, auf welchen wiederum eine entgegengesetzt gerichtete Öffnungskraft wirkt, gegen die der Arbeitskolben arbeitet. Durch diese elastische Verformung, die auch in radialer Richtung erfolgt, wird der Abdichtungseffekt verstärkt. Mit zunehmendem Druck der Dehnstoffe wird also die Dichtwirkung erhöht.
Eine weitere bevorzugte Ausgestaltung des thermostatischen Arbeitselementes sieht vor, dass an dem zum Aufnahmeraum weisenden Ende der Führungsbohrung des Führungsteils ein Anschlag vorgesehen ist, der eine Verschiebebewegung der axial verschiebbaren Dichtung in Richtung auf den Aufnahmeraum begrenzt. Dies stellt ein Sicherheitsmerkmal dar und verhindert, dass vor und/oder während der Komplettierung des thermostatischen Arbeitselementes diese axial verschiebbare Dichtung herausfällt oder in den Aufnahmeraum hineinfällt.
Bevorzugt bilden die Dichtung und der Arbeitskolben eine Übertragungseinheit. Diese Übertragungseinheit wird gemeinsam durch den sich im Aufnahmeraum befindenden Dehnstoff mit einem Arbeitshub beaufschlagt. Selbst bei höheren Arbeitsdrücken durch den Dehnstoff und den damit verbundenen Arbeitshüben kann eine Beschädigung der Dichtung verhindert werden, da diese sich einerseits stirnseitig an dem Arbeitskolben abstützt und andererseits radial durch die Führungsbohrung gestützt wird, sodass ein Reißen oder ein Brechen der Dichtung, wie dies beim Stand der Technik im Übergangsbereich vom Aufnahmeraum zur Führungsbohrung auftreten kann, nicht gegeben ist.
Des Weiteren kann die Führungsbohrung zumindest eine Querschnittsverringerung aufweisen, in der der Arbeitskolben geführt ist und die Dichtung in den vergrößerten Querschnitt geführt ist, der in den Aufnahmeraum mündet. Dadurch kann eine stufenförmige Übersetzung im Arbeitshub geschaffen werden. Sobald die Dichtung von dem vergrößerten Querschnitt in den verjüngten Querschnitt übergeführt wird, kann ein vergrößerter Hub aufgrund des verringerten Radialvolumens der Dichtung erzielt werden.
Eine weitere vorteilhafte Ausgestaltung des thermostatischen Arbeitselements sieht zwischen dem Führungsteil und dem Gehäuse eine Abdichtung vor, die getrennt von der axial verschiebbaren Dichtung ist. Bevorzugt weist das Führungsteil einen Ringbund auf, der an einer Schulter am Gehäuse aufliegt und den Aufnahmeraum schließt. Zwischen dem Ringbund und der Schulter ist die Abdichtung vorgesehen. Diese Abdichtung ist von der axial verschiebbaren Dichtung in der Führungsbohrung des Führungsteils getrennt ausgebildet. Dadurch kann der Aufnahmeraum gegenüber der Umgebung abgedichtet sein.
Diese zwischen dem Führungsteil und dem Gehäuse vorgesehene Abdichtung kann gemäß einer ersten Ausführungsform durch eine O-Ring-Dichtung gebildet sein. Alternativ kann an dem Ringbund des Führungsteils oder an der Schulter des Gehäuses ein Vorsprung oder eine Schneidkante ausgebildet sein, durch welche die Abdichtung ausgebildet ist. Bei Zusammenführung oder Zusammenpressen wird diese Schneidkante geringfügig verformt und/oder in die gegenüberliegende Fläche eingepresst, sodass eine vollständige hermetische Abdichtung ermöglicht wird. Insbesondere ist diese Schneidkante an dem Führungsteil vorgesehen. Dadurch kann eine kostengünstige Herstellung ermöglicht sein. Beispielsweise kann das Führungsteil als ein Drehteil ausgebildet werden, an welchem unmittelbar diese Schneidkante hergestellt wird.
Das Führungsteil wird bevorzugt durch eine Umbördelung eines oberen Randes des Gehäuses, welche das Führungsteil umgreift, mit dem Gehäuse verbunden. Alternativ oder zusätzlich kann das Gehäuse mit dem Führungsteil auch durch eine Schweiß- und/oder Pressverbindung oder Verschraubung dauerhaft verbunden werden.
Bevorzugt ist bei einer Ausführungsform des thermostatischen Arbeitselementes, bei dem das Führungsteil zum Gehäuse positioniert und anschließend durch eine Schweiß- und/oder Pressverbindung und/oder Umbördelung oder eine Verschraubung befestigt ist, vorgesehen, dass der Dehnstoff als ein Formkörper mit einem auf den Aufnahmeraum angepassten Volumen bereitgestellt und in den Aufnahmeraum eingesetzt ist. Beispielsweise kann der Formkörper in Form einer präzise zusammengesetzten Tablette oder eines gelförmigen Blocks oder dergleichen bereitgestellt werden. Dies weist den Vorteil auf, dass eine Kalibrierung des thermostatischen Arbeitselementes eventuell nicht mehr erforderlich ist.
Gemäß einer alternativen Ausführungsform des thermostatischen Arbeitselementes sind das Gehäuse und das Führungsteil einstückig, insbesondere als ein Drehteil, ausgebildet, und der einseitig offene Aufnahmeraum ist durch das Verschlusselement verschließbar. Dadurch kann ein einfacher Aufbau für ein Arbeitselement gegeben sein, welches lediglich aus folgenden Bauteilen besteht, und zwar dem Gehäuse mit dem Führungsteil, dem Arbeitskolben, der axial verschiebbaren Dichtung und dem Verschlusselement mit einer daran angeordneten Dichtung bzw. Schneidkante.
Eine weitere alternative Ausgestaltung des thermostatischen Arbeitselementes sieht vor, dass das Führungsteil und ein Verschlusselement einstückig ausgebildet sind und der einseitig offene Aufnahmeraum des Gehäuses durch das Verschlusselement verschließbar ist. Auch bei dieser alternativen Ausgestaltung kann das thermostatische Arbeitselement aus derselben Anzahl von Bauteilen bestehen. Bei beiden vorbeschriebenen Ausführungsformen kann das Verschlusselement in den Aufnahmeraum eingreifen oder das Gehäuse außen umgreifen.
Bevorzugt ist bei den beiden vorgenannten alternativen Ausführungsformen das Verschlusselement mit einem Gewinde, vorzugsweise einem Innengewinde, am Gehäuse befestigbar und durch eine radiale Dichtung zwischen dem Verschlusselement und dem Gehäuse gegenüber der Umgebung abgedichtet. Diese Ausgestaltung weist den Vorteil auf, dass eine einfache Komplettierung eines solchen thermostatischen Arbeitselementes möglich ist.
Des Weiteren ist bevorzugt durch eine axiale Positionierung des Verschlusselementes in dem Aufnahmeraum eine Kalibrierung des Arbeitshubes des Arbeitskolbens vorgesehen. Durch die Drehbewegung des Verschlusselementes kann dieses gegenüber dem Aufnahmeraum in seiner axialen Position eingestellt werden, um das verbleibende Volumen des Leerraumes zu verringern. Dadurch kann eine einfache Kalibrierung ermöglicht sein.
Eine bevorzugte Ausgestaltung des Arbeitselementes sieht vor, dass eine zwischen dem Arbeitskolben und dem Führungsteil wirkende Transportsicherung vorgesehen ist, welche ein Herausfallen des Arbeitskolbens aus der Führungsbohrung des Führungsteils sperrt. Eine solche Transportsicherung kann gleichzeitig auch als eine Hubbegrenzung wirken. Auch kann eine Hubbegrenzung des Arbeitskolbens bezüglich einer Verfahrbewegung im Führungsteil als Transportsicherung dienen.
Eine erste Ausführungsform der Hubbegrenzung bzw. der Transportsicherung sieht vor, dass an einem in den Aufnahmeraum weisenden Ende des Arbeitskolbens ein Sperrelement vorgesehen ist, welches größer als der Durchmesser der Führungsbohrung des Führungsteils ist. Dadurch wird ermöglicht, dass das Sperrelement an einer inneren Stirnseite des Führungsteils anliegt und ein weiteres Herausführen des Arbeitskolbens sperrt. Eine solche Position kann mit Erreichen der maximalen Arbeitstemperatur erreicht werden. Dadurch kann in dem geplanten Arbeitstemperaturbereich einem unkontrollierten Druckaufbau des Dehnstoffes im Arbeitsraum entgegengewirkt werden und damit einer möglichen plastischen Verformung des Arbeitselementes. Ein solches Sperrelement kann beispielsweise ein auf dem Arbeitskolben aufgesetzter Sprengring oder ein quer zur Längsrichtung des Arbeitskolbens eingesetzter Stift oder dergleichen sein. Alternativ kann als Hubbegrenzung oder als Transportsicherung vorgesehen sein, dass an einem dem Aufnahmeraum gegenüberliegenden Ende des Führungsteils eine Querschnittsverengung der Führungsbohrung vorgesehen ist und der Arbeitskolben zumindest eine Schulter aufweist, welche im Durchmesser größer als die Querschnittsverengung ist. Bei dieser Ausführungsform ist der Arbeitskolben in zwei Kolbenabschnitte durch die Schulter unterteilt. Innerhalb der Querschnittsverengung wird ein oberer Kolbenabschnitt geführt. Der weitere Kolbenabschnitt wird in der Führungsbohrung des Führungsteils geführt. Eine Hubbegrenzung erfolgt durch die Anlage der Schulter an der Querschnittsverengung.
Des Weiteren ist bevorzugt vorgesehen, dass zwischen dem Arbeitskolben und der Führungsbohrung des Führungsteils zumindest eine Dichtung vorgesehen ist. Diese Dichtung kann in Form einer O-Ring-Dichtung oder einer X-Ring-Dichtung oder einer Formdichtung erfolgen.
Die Erfindung sowie weitere vorteilhafte Ausführungsformen und Weiterbildungen derselben werden im Folgenden anhand der in den Zeichnungen dargestellten Beispiele näher beschrieben und erläutert. Die der Beschreibung und den Zeichnungen zu entnehmenden Merkmale können einzeln für sich oder zu mehreren in beliebiger Kombination erfindungsgemäß angewandt werden. Es zeigen:

1 eine schematische Schnittansicht einer ersten Ausführungsform des thermostatischen Arbeitselementes,
2 eine schematische Schnittansicht einer axial verschiebbaren Dichtung,
3 eine schematische Schnittansicht einer alternativen Ausführungsform der Dichtung zu 2,
4 eine schematische Schnittansicht einer weiteren Ausführungsform der Dichtung zu 2,
5 eine schematische Schnittansicht einer alternativen Ausführungsform des thermostatischen Arbeitselementes zu 1,
6 eine schematische Schnittansicht einer weiteren alternativen Ausführungsform des thermostatischen Arbeitselementes zu 1,
7 eine schematische Schnittansicht einer weiteren alternativen Ausführungsform des thermostatischen Arbeitselementes zu 1, und
8 eine schematische Schnittansicht einer alternativen Ausführungsform des thermostatischen Arbeitselementes zu 7.

In 1 ist eine schematische Schnittansicht eines thermostatischen Arbeitselementes 11 dargestellt. Dieses weist ein rohrförmiges, vorzugsweise metallisches, Gehäuse 12 auf. Dieses Gehäuse 12 ist einseitig offen und weist einen oberen Rand 14 auf, der einem Boden 15 des Gehäuses 12 gegenüberliegt. Über das einseitig offene Ende des Gehäuses 12 ist ein Aufnahmeraum 16 in dem Gehäuse 12 zugänglich, in welchem ein Dehnstoff 17 eingefüllt ist. Der obere Rand 14 umfasst eine Schulter 19. Auf dieser Schulter 19 stützt sich ein Führungsteil 21 ab, welches eine zentrale Führungsbohrung 22 umfasst. Diese Führungsbohrung 22 wird an einem Ende durch einen Ringbund 23 umgeben. Dieser Ringbund 23 des Führungsteils 21 liegt zum Verschließen des Aufnahmeraumes 16 an der Schulter 19 des Gehäuses 12 auf. Zwischen dem Ringbund 23 und der Schulter 19 ist eine Abdichtung 25 vorgesehen. Diese Abdichtung 25 kann als eine O-Ring-Dichtung ausgebildet sein. Bevorzugt ist an dem Ringbund 23 ein Vorsprung 26, insbesondere eine Schneidkante, ausgebildet. Dies wird bei Verschließen des Gehäuses 12 in die Schulter 19 eingepresst oder liegt an dieser an und schließt den Aufnahmeraum 16 gegenüber der Umgebung dichtend ab. Der obere Rand 14 wird nach dem Positionieren des Führungsteils 21 auf der Schulter 19 umgebördelt, sodass das Führungsteil 21 fest mit dem Gehäuse 12 verbunden ist. Das Führungsteil 21 kann auch durch einen Schweiß- und/oder Pressvorgang und/oder eine Umbördelung geschlossen sein. Auch kann eine Verschraubung vorgesehen sein, um das Führungsteil 21 mit dem Gehäuse 12 zu verbinden. In diesem Fall kann auch die Schulter 19 entfallen.
Ein Arbeitskolben 28 ist in der Führungsbohrung 22 des Führungsteils 21 geführt. Zwischen dem Arbeitskolben 28 und dem Aufnahmeraum 16 des Gehäuses 12 ist eine axial verschiebbare Dichtung 30 vorgesehen. Diese axial verschiebbare Dichtung 30 umfasst einen Körper 31, der in der Führungsbohrung 22 geführt ist. Eine obere Stirnseite 32 des Körpers 31 der Dichtung 30 liegt an einer Stirnfläche 33 des Arbeitskolbens 28 an. Eine gegenüberliegende Stirnseite 34 des Körpers 31 steht mit dem Dehnstoff 17 unmittelbar in Kontakt.
Bei einer Volumenänderung des Dehnstoffs 17 wirkt dieser unmittelbar auf die Stirnseite 34 der Dichtung 30 und bewirkt eine Verschiebebewegung. Durch diese Verschiebebewegung werden die Dichtung 30 und der Arbeitskolben 28 mit einem Arbeitshub beaufschlagt, die eine Übertragungseinheit bilden. Die Dichtung 30 liegt bevorzugt lose an dem Arbeitskolben 28 an. Der Arbeitshub der Übertragungseinheit wirkt entgegen einem axialen Kraftspeicher, der nicht näher dargestellt ist. Dieser axiale Kraftspeicher kann beispielsweise in Form einer Rückstellfeder den axialen Verfahrweg zum Schließen oder zum Öffnen auf das Ventil übertragen. Durch eine Volumenausdehnung des Dehnstoffes 17 entgegen eines solchen axialen Kraftspeichers mit einer definierten Kraft und zum Beispiel einer definierten Federkonstante, welche über die Übertragungseinheit übertragen wird, entsteht im Inneren des Aufnahmeraums 16 in Abhängigkeit des Durchmessers der Dichtung 30 und der daraus resultierenden Fläche ein Druck, der bei steigender Umgebungstemperatur einen größeren Verfahrweg bewirkt. Dadurch, dass die Dichtung 30 sich einerseits an der Stirnfläche 33 des Arbeitskolbens 28 abstützt und andererseits radial durch die Führungsbohrung 22 geführt ist, kann eine radiale Abdichtung ergänzend zu einer axialen Verschiebbarkeit gegeben sein. Zwar kann der Arbeitsdruck auf die Dichtung 30 eine Deformierung bewirken, jedoch ist diese aufgrund der stirnseitigen und radialen Abstützung geführt, sodass es nicht zu einer Beschädigung kommt.
In den Aufnahmeraum 16 des Gehäuses 12 kann ein Formkörper mit einem definierten Volumen einsetzbar sein, beispielsweise in Form einer Tablette. Dadurch wird ein definiertes Volumen an den Dehnstoff 17 eingebracht. Durch die definierte Anlage des Führungsteils 21 am Gehäuse 12 ist das auszufüllende Volumen des Aufnahmeraumes 16 durch den gewogenen Dehnstoff bekannt, sodass darauffolgend eine Kalibrierung nicht mehr erforderlich ist.
In 2 ist eine schematische Schnittansicht einer ersten Ausführungsform des Körpers 31 der Dichtung 30 dargestellt. Der zylindrische Körper 31 weist eine ballig ausgebildete Umfangswand 35 auf. Dadurch können zum einen eine Abdichtung und zum anderen die axiale Verschiebbarkeit in der Führungsbohrung 27 gegeben sein.
In 3 ist eine alternative Ausführungsform des Körpers 31 dargestellt. Dieser weist beispielsweise eine kegelstumpfförmige Umfangswand 35 auf, wobei eine in der Fläche kleinere Stirnseite 34 in Richtung auf den Aufnahmeraum 16 ausgerichtet ist. Die größere Stirnseite 32 ist zur Anlage an der Stirnfläche 33 des Arbeitskolbens 28 vorgesehen.
Eine weitere alternative Ausführungsform der Dichtung 31 ist in 4 dargestellt. Der zylindrische Körper 31 kann an der oberen und/oder unteren Stirnseite 32, 34 Dichtlippen 36 aufweisen, die radial nach außen stehen. Insbesondere bei der Ausgestaltung von Dichtlippen 36 an der Stirnseite 34, die zum Aufnahmeraum 16 weisen, wirkt ein steigender Arbeitsdruck durch den Dehnstoff zur Erhöhung der Abdichtung der Führungsbohrung 22.
In 5 ist eine alternative Ausführungsform des thermostatischen Arbeitselementes 11 zu 1 dargestellt. Bei dieser Ausführungsform sind das Gehäuse 12 und das Führungsteil 21 einstückig ausgebildet. Beispielsweise kann dies als Drehteil in einfacher Weise hergestellt sein. Zum Verschließen des Gehäuses 12 ist ein Verschlusselement 37 vorgesehen. Dieses Verschlusselement 37 umfasst ein Gewinde 38, sodass das Verschlusselement 37 durch eine Verschraubung mit dem Gehäuse 12 verbindbar ist. Ergänzend ist an dem Verschlusselement eine Radialdichtung 39 vorgesehen. Diese Radialdichtung 39 kann beispielsweise in Form eines O-Ringes ausgebildet sein, der diese Schnittstelle zwischen dem Aufnahmeraum 16 und der Umgebung abdichtet. Im Ausführungsbeispiel wird dieses Verschlusselement 37 in den Rand 14 des Gehäuses 12 eingesetzt. Alternativ kann das Verschlusselement 37 auch als Kappe oder Deckel ausgebildet sein, welche den Rand 14 des Gehäuses 12 au-βen umgreift.
Bevorzugt ist an einer äußeren Stirnseite des Verschlusselementes 37 zumindest eine Werkzeugaufnahme 42 vorgesehen. Diese Werkzeugaufnahme dient zum Einschrauben und Befestigen des Verschlusselementes 37 zum Gehäuse 12.
Über die Verschraubung kann das Verschlusselement 37 in axialer Richtung bezüglich seiner Position zum Aufnahmeraum 16 des Gehäuses 12 veränderbar sein. Dies ermöglicht durch die Verschraubung eine Kalibrierung des Arbeitselementes 11, da mit zunehmendem Eindrehen des Verschlusselementes 37 in das Gehäuse 12 das Volumen des Aufnahmeraums 16 in definierter Weise verringert wird.
In 6 ist eine alternative Ausführungsform des thermostatischen Arbeitselementes 11 dargestellt. Diese Ausführungsform umfasst ein rohrförmiges Gehäuse 12 mit einem einseitig offenen Rand 14, der zum Aufnahmeraum 16 führt. An dem Führungsteil 21 ist bevorzugt das Verschlusselement 37 einstückig angeformt. Dieses Verschlusselement 37 weist wie das Verschlusselement 37 gemäß 5 ein Gewinde 38 und eine Radialdichtung 39 auf. Dadurch kann nach dem Einbringen des Dehnstoffs 17 in den Aufnahmeraum 16 das Gehäuse 12 geschlossen werden. Wiederum kann über die Verschraubung des Verschlusselementes 37 zum Gehäuse 12 eine Kalibrierung des Arbeitselements 11 vorgesehen sein.
Auch bei dieser alternativen Ausführungsform gemäß 6 kann das Verschlusselement 37 an einem Außenumfang des Randes 14 des Gehäuses 12 angreifen, um den Aufnahmeraum 16 zu verschließen.
Bei den vorbeschriebenen Ausführungsformen des thermostatischen Arbeitselementes 11 kann an einem zum Aufnahmeraum weisenden Ende der Führungsbohrung 22 ein Anschlag 45 vorgesehen sein, wie dieser beispielhaft nur in 5 dargestellt ist. Dieser Anschlag 45 kann dazu vorgesehen sein, dass die Dichtung 30 nicht unbeabsichtigt in den Aufnahmeraum 16 gelangen kann. Dieser Anschlag 45 kann bei der Ausgestaltung des Führungsteils 21 als Drehteil unmittelbar und einstückig daran angeordnet sein. Alternativ kann auch eine Verengung eingepresst oder beispielsweise ein Sicherungsring in die Führungsbohrung 22 eingesetzt werden, um einen Anschlag 45 auszubilden.
In 7 ist eine schematische Schnittansicht einer alternativen Ausführungsform des Arbeitselementes 11 zu 1 dargestellt. Diese Ausführungsform in 7 weicht in der Ausgestaltung des Arbeitskolbens 28 und der Dichtung 30 von der Ausführungsform in 1 ab.
Bei dieser Ausführungsform ist eine Transportsicherung 47 vorgesehen, welche zwischen dem Arbeitskolben 28 und dem Führungsteil 21 wirkt. Diese Transportsicherung 47 kann gleichzeitig auch eine Hubbegrenzung bilden. An dem Arbeitskolben 28 ist ein Sperrelement 48 vorgesehen, welches im Durchmesser größer als die Führungsbohrung 22 ausgebildet ist. Dadurch kommt das zumindest eine Sperrelement 48 bei einer Bewegung des Arbeitskolbens 28 aus dem Führungsteil 21 heraus zur Anlage an eine innere Stirnseite 50 des Führungsteils 12. Eine weitere Verfahrbewegung des Arbeitskolbens 28 aus dem Führungsteil 21 heraus ist dadurch gesperrt. Dieses Sperrelement 48 kann durch einen aufgesteckten Sprengring ausgebildet sein. Alternativ kann auch ein aufgepresstes Quicklock-Element vorgesehen sein. Auch kann ein eingepresster Stift als Sperrelement 48 vorgesehen sein.
Zwischen dem Arbeitskolben 28 und der Führungsbohrung 22 ist eine Dichtung 55 vorgesehen. Diese Dichtung 55 kann in der Wirkung der Dichtung 30 entsprechen. Beispielsweise ist ein nutenförmiger Einstich in dem Arbeitskolben 28 vorgesehen, um die Dichtung 55, welche beispielhaft als O-Ring-Dichtung ausgebildet ist, einzusetzen und zu führen. Alternativ kann auch eine X-Ring-Dichtung oder eine Formdichtung vorgesehen sein.
In 8 ist eine schematische Schnittansicht einer alternativen Ausführungsform des Arbeitselementes 11 zu 7 dargestellt. Diese Ausführungsform in 8 weicht in der Ausgestaltung der Transportsicherung 47, die ebenfalls auch als Hubbegrenzung dienen kann, ab. An einem oberen freien Ende des Führungsteils 21 ist eine Querschnittsverengung 49 vorgesehen. Diese Querschnittsverengung 49 kann durch eine in die Führungsbohrung 22 ragende Schulter gebildet sein. Der Arbeitskolben 28 umfasst einen oberen und einen unteren Kolbenabschnitt, zwischen denen eine Schulter 51 gebildet ist. Der untere Kolbenabschnitt des Arbeitskolbens 28 ist durch die Führungsbohrung 22 geführt. Der obere Kolbenabschnitt, der im Durchmesser kleiner ist als der untere Kolbenabschnitt, kann in einer durch die Querschnittsverengung 49 gebildeten Bohrung geführt sein. Ein Herausfallen des Arbeitskolbens 28 aus der Führungsbohrung 22 wird durch Anlage der Schulter 51 des Arbeitskolbens 28 an der Querschnittsverengung 49 verhindert. Gleichzeitig ist dadurch auch eine Hubbegrenzung gegeben.
Des Weiteren ist bevorzugt in dem Arbeitskolben 28 eine Dichtung 55 vorgesehen. Diese kann analog zu der in 7 ausgebildet sein.
ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Zitierte Patentliteratur

EP 1475685 A1 [0002]

Claims

Thermostatisches Arbeitselement mit einem Gehäuse (12), welches einen einseitig offenen Aufnahmeraum (16) aufweist, in dem ein Dehnstoff (17) vorgesehen ist, mit einem Führungsteil (21), das eine zum Aufnahmeraum (16) ausgerichtete Führungsbohrung (22) aufweist, in der ein Arbeitskolben (28) verschiebbar geführt ist, dadurch gekennzeichnet, dass zwischen dem Aufnahmeraum (16) und dem Arbeitskolben (28) eine in der Führungsbohrung (22) axial verschiebbare Dichtung (30) vorgesehen ist.
Thermostatisches Arbeitselement nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die axial verschiebbare Dichtung (30) als ein zylindrischer Körper (31) ausgebildet ist, der ausschließlich in der Führungsbohrung (22) des Führungsteils (21) verschiebbar geführt ist.
Thermostatisches Arbeitselement nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass die Dichtung (30) aus einem elastisch verformbaren Material, insbesondere aus einem Elastomer oder einem Thermoplastischen Elastomer ausgebildet ist.
Thermostatisches Arbeitselement nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Dichtung (30) als ein balliger Zylinder, als ein Zylinder mit einer radial abstehenden oberen und/oder unteren Dichtlippe oder als kegelstumpfförmiger Zylinder ausgebildet ist.
Thermostatisches Arbeitselement nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass an dem zum Aufnahmeraum (16) weisenden Ende der Führungsbohrung (22) ein Anschlag (45) vorgesehen ist, der eine Verschiebebewegung der axial verschiebbaren Dichtung (30) in Richtung auf den Aufnahmeraum (16) beg renzt.
Thermostatisches Arbeitselement nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Dichtung (30) und der Arbeitskolben (28) eine Übertragungseinheit bilden.
Thermostatisches Arbeitselement nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Führungsbohrung (22) des Führungsteils (21) zumindest eine Querschnittsverringerung aufweist, in welcher der Arbeitskolben (28) geführt ist und einen vergrößerten Querschnitt umfasst, in welchem die Dichtung (30) geführt ist, wobei der vergrößerte Querschnitt zum Aufnahmeraum (16) ausgerichtet ist.
Thermostatisches Arbeitselement nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass zwischen dem Führungsteil (21) und dem Gehäuse (12) eine Abdichtung (25) vorgesehen ist, vorzugsweise das Führungsteil (21) einen Ringbund (23) aufweist, der an einer Schulter (19) am Gehäuse (12) anliegt und den Aufnahmeraum (16) schließt und zwischen dem Ringbund (23) und der Schulter (19) die Abdichtung (25) vorgesehen ist, welche vorzugsweise getrennt zur axial verschiebbaren Dichtung (30) ausgebildet ist.
Thermostatisches Arbeitselement nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, dass die Abdichtung (25) durch ein elastisches Dichtungselement, insbesondere O-Ring-Dichtung, oder durch einen an dem Ringbund (23) oder der Schulter (19) ausgebildeten Vorsprung (26) ausgebildet ist.
Thermostatisches Arbeitselement nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass das Führungsteil (21) zum Gehäuse (12) durch eine Verschraubung, durch eine Schweiß- und/oder durch eine Pressverbindung fixiert ist und/oder durch eine Umbördelung eines oberen Randes (14) des Gehäuses (12), der einen Ringbund (23) des Führungsteils (21) umgreift.
Thermostatisches Arbeitselement nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der Dehnstoff (17) als ein Formkörper definierter Dichte mit einem auf den Aufnahmeraum (16) angepassten Volumen, insbesondere als Tablette, in den Aufnahmeraum (16) eingesetzt ist.
Thermostatisches Arbeitselement nach einem der Ansprüche 1 bis 7, dadurch gekennzeichnet, dass das Gehäuse (12) und das Führungsteil (21) einstückig ausgebildet sind und der einseitig offene Aufnahmeraum (16) durch ein Verschlusselement (37) verschließbar ist.
Thermostatisches Arbeitselement nach einem der Ansprüche 1 bis 7, dadurch gekennzeichnet, dass das Führungsteil (21) und ein Verschlusselement (37) einstückig ausgebildet sind und der einseitig offene Aufnahmeraum (16) des Gehäuses (12) durch das Verschlusselement verschließbar ist.
Thermostatisches Arbeitselement nach Anspruch 11 oder 12, dadurch gekennzeichnet, dass das Verschlusselement (37) mit einem Gewinde (38) am Gehäuse (12) befestigbar und durch eine Radialdichtung (39) der Aufnahmeraum (16) gegenüber der Umgebung abgedichtet ist.
Thermostatisches Arbeitselement nach einem der Ansprüche 11 bis 13, dadurch gekennzeichnet, dass durch eine axiale Positionierung des Verschlusselementes (37) relativ zum Aufnahmeraum (16) eine Kalibrierung des Arbeitshubes des Arbeitskolbens (28) vorgesehen ist.
Thermostatisches Arbeitselement nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass eine zwischen dem Arbeitskolben (28) und dem Führungsteil (21) wirkende Transportsicherung (47) vorgesehen ist, welche ein Herausfallen des Arbeitskolbens (28) aus der Führungsbohrung (22) des Führungsteils (21) sperrt.
Thermostatisches Arbeitselement nach Anspruch 16, dadurch gekennzeichnet, dass an einem in den Aufnahmeraum (16) weisenden Ende des Arbeitskolbens (28) ein Sperrelement (48) vorgesehen ist, welches größer als der Durchmesser der Führungsbohrung (22) ist, oder dass an einem dem Aufnahmeraum (16) gegenüberliegenden Ende des Führungsteils (21) eine Querschnittsverengung (49) vorgesehen ist und der Arbeitskolben (28) zumindest eine Schulter (51) aufweist, welche im Durchmesser größer als die Querschnittsverengung (49) ist.
Thermostatisches Arbeitselement nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass zwischen dem Arbeitskolben (28) und der Führungsbohrung (22) des Führungsteils (21) zumindest eine Dichtung (55) vorgesehen ist.