DE2913425A1

DE2913425A1 - Dehnstoffelement

Info

Publication number: DE2913425A1
Application number: DE19792913425
Authority: DE
Inventors: Henning Dr Ing Altmann
Original assignee: Friedrich Grohe Armaturenfabrik GmbH and Co
Current assignee: Grohe Water Technology AG and Co KG
Priority date: 1979-04-04
Filing date: 1979-04-04
Publication date: 1980-10-16
Also published as: DK545679A; SE8002196L; IT1140833B; GB2046906B; DE2913425C2; FR2456943A1; IT8021158A0; GB2046906A

Description

Friedrich Grohe Armaturenfabrik CmbK & c2«9 13425

GRP - 364

Dehnstoffelement

Die Erfindung betrifft ein thermisches Dehnstoffelement, insbesondere für Kalt- und Warmwasser mischende Ventile für den Sanitärbereich und ein Verfahren zu dessen Herstellung. Es sind eine Vielzahl von Dehnstoffelernenten zur Regelung von Mischventilen bekannt. Man unterscheidet hierbei im wesentlichen drei Hauptgruppen

1. Wachselemente mit einem Verdrängungskolben

2. Flüssigkeitsgefüllte Metallbälge

3. Bimetallelemente.

Diese bekannten Einrichtungen erfüllen jedoch nur unvollkommen

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die Anforderungen, die an ein im Sanitärbereich eingesetztes Mischventil gestellt werden, insbesondere hinsichtlich einer schnellen Ansprechempfindlichkeit, einer über einen.langen Zeitraum gleichbleibenden Funktionsfähigkeit sowie einer relativ großen mit dem Element erzeugbaren Stellkraft. Die im Handel erhältlichen Wachselemente haben einen Verdrängungskolben, über den die Stellgröße abgegeben wird. Zwischen dem Verdrängungskolben und dem Dehnstoff ist zur Abdichtung ein Gummiübertragungsglied vorgesehen. Neben einem relativ trägen Zeitverhalten (große Zeitkonstante) zeigen die Elemente nach einer längeren Benutzungsdauer in ihrer Funktion eine Hysterese und Auslenkungsverluste auf.

Bei den flüssigkeitsgefüllten Metallbälgen zeigt sich ein ungünstiges Ansprechverhalten, welches zu einem großen Teil durch ihr relativ großes Volumen verursacht wird. Darüber hinaus erfordert der Einsatz von flüssigkeitsgefüllten Metallbälgen in der Regel eine relativ große Baugröße des Ventils. Bimetallelemente zeigen zwar ein sehr schnelles Ansprechen auf Temperaturänderungen, sie können aber aufgrund ihrer geringen Steifheit nur kleine Stellkräfte abgeben.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, ein auf Temperaturänderungen schnell ansprechendes, über einen langen Zeitraum ohne Hysterese und Auslenkungsverluste arbeitendes, eine relativ große Stellkraft erzeugendes Dehnstoffelement zu schaffen sowie ein Verfahren zur Herstellung des Dehnstoffelements zu benennen.

Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß durch die im kennzeichnenden Teil des Anspruchs 1 bzw. des Anspruchs 11 angegebenen Merkmale gelöst.

Weitere Ausgestaltungen der Erfindung sind in den Unteransprüchen dargelegt.

Mit diesem erfindungsgemäß ausgebildeten Dehnstoffelement wird erreicht, daß die Ausdehnung eines relativ großen Dehnstoffvolume ns in einem tellerförmigen Gehäuse auf ein in Durchmesser wesentlich geringeres selbstelastisches Wellrohr umgesetzt wird.

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Das so festgelegte hohe Übersetzungsverhältnis wird sowohl durch das Durchmesser- als auch durch das Voluminaverhältnis zwischen Gehäuse und Wellrohr erreicht. Damit sich bei Temperaturänderungen die Ausdehnung des Dehnstoffes nur auf das dafür bestimmte und ausgelegte Wellrohr überträgt, ist das tellerförmige Gehäuse starr ausgebildet. Das geringe Höhen/ Durchmesserverhältnis des Gehäuses ergibt nicht nur für die Aufnahme von Temperaturänderungen günstige große Oberflächen, sondern auch relativ kurze Temperaturübertragungswege innerhalb des Dehnstoffes. Beide Sachverhalte zusammen führen zu einem schnellen Reagieren bei Temperaturänderungen.

Durch diese Bauweise wird ein kleinbauendes Dehnstoffelement erreicht, das sich durch ein großes Arbeitsvermögen in Verbindung mit über die Lebensdauer gleichbleibenden Eigenschaften ohne Hysterese und Hubverluste auszeichnet.

Mit dem Herstellungsverfahren kann das Dehnstoffelement kostengünstig und sicher mit Dehnstoff gefüllt und verschlossen werden.

Ausführungsbeispiele der Erfindung sind in der Zeichnung dargestellt und werden im folgenden näher beschrieben. Es zeigt

Figur 1 die Einzelteile eines Dehnstoffelements im Längsschnitt;

Figur 2 eine Draufsicht auf das Dehnstoffelement gemäß Figur 1 teilweise geschnitten;

Figur 3 das gefüllte und verschweißte Dehnstoffelement gemäß Figur 1 im Längsschnitt;

Figur 4 ein anderes Dehnstoffelement im Längsschnitt, wobei in der linken Hälfte das tiefgezogene Einzelteil, in der rechten Hälfte das fertige, gefüllte und verschweißte Dehnstoffelement dargestellt ist.

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Das in den Figuren 1 bis 3 gezeigte Dehnstoffelement 1st rotationssymmetrisch aufgebaut und besteht im wesentlichen aus einem starren, tellerförmigen Gehäuse 1, welches von einem Bodenteil la und einem Deckel 2 gebildet wird, an dessen Stirnflächen zur Vergrößerung der Steifigkeit und der Oberfläche Eindruckungen 4 ausgebildet sind. An einem außen umlaufenden Flansch 5 liegen Deckel 2 und Bodenteil la dicht aneinander.

Zentral in dem Deckel 2 ist außerdem eine zylindrische Eindrückung 6 eingeformt, in deren Wandung Öffnungen 7 für den Durchtritt des Dehnstoffes eingebracht sind und dessen Stirnfläche am Bodenteil la aufliegt. Konzentrisch zu der zylindrischen Eindrückung 6 ist an der Außenseite des Deckels 2 ein weiterer Flansch 8 angeformt, an dem ein Wellrohr 3 mit seinem Flansch 11 zugeordnet ist. Die Herstellung des Dehnstoffelements erfolgt in der Weise, daß zunächst das Bodenteil la mit dem Deckel 2 an der Stirnseite der zylindrischen Eindrückung 6 verschweißt wird. Danach erfolgt eine Verschweißung an dem außen umlaufenden Flansch 5 von Deckel 2 und Bodenteil la. Das so hergestellte Teilgehäuse wird mit flüssigem, elektrisch nicht leitenden Fluorkohlenwasserstoff als Dehnsubstanz aufgefüllt und mit dem ebenfalls gefüllten einseitig verschlossenen Wellrohr 3 in einem Bad aus Dehnsubstanz an den Flanschen 8, 11 dicht verschweißt. Der nunmehr durch die ringförmigen Schweißstellen 9 in dem Gehäuse 1 hermetisch abgeschlossene Dehnstoff lO, siehe insbesondere Figur 3, bewirkt bei einer Änderung der Umgebungstemperatur, daß unmittelbar die erfühlte Temperaturänderung in eine Auslenkung bzw. Längenänderung des Wellrohrs umgesetzt wird. Durch ein Aneinanderreihen von mehreren erfindungsgemäßen Dehnstoffelementen kann die Auslenkung addiert werden, so daß bei relativ großer Stellkraft ein sehr langer Hub erzielt werden kann.

Selbstverständlich können die erforderlichen dichten Verbindungen an dem Gehäuse des Dehnstoffelements auch durch Bördeln, Kanten etc. hergestellt werden. Hierbei kann Auch ein elektrisch leitender Dehnstoff verwendet werden.

In der Figur 4 ist ein anderes Ausführungsbeispiel eines Dehnstoff elemente gezeigt.

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Das Gehäuse 20 wird hierbei von zwei gleichartigen, schalenförmigen Formteilen 21 gebildet. Jedes Formteil 21 ist einstückig ausgebildet und vorteilhaft aus einer Platine im Tiefziehverfahren geformt, wobei im Zentrum ein durch Abstrecken (siehe linke Hälfte der Figur 4) erzeugter Ansatz 22 hergestellt wird, der im Anschluß zu einem Wellrohr 3 umformbar ist. Damit das Gehäuse die erforderliche Starrheit aufweist, sind die Stirnflächen 24 kalottenförmig nach innen gewölbt.

Bei der Montage werden zunächst die beiden Forrateile 21 mit flüssigem Dehnstoff gefüllt und anschließend in einem Bad aus flüssigem Dehnstoff an den Flanschen 23 mittels einer ringförmigen Schweißstelle 9 dicht verbunden.

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Claims

OQ 1 O / O IJ Oj

Friedrich Grohe Arinaturenfabrik GmbH & Co

GRP - 364

ANSPRÜCHE

1. Thermisches Dehnstoffelement, insbesondere für Kalt- und Warmwasser mischende Ventile für den Sanitärbereich, dadurch gekennzeichnet, daß der Dehnstoff im wesentlichen in einem starren, tellerförmigen Gehäuse (1,20) mit relativ zu den Abmessungen der Stirnflächen geringer Bauhöhe angeordnet ist, wobei an der einen oder an beiden Stirnflächen des Gehäuses ein Wellrohr (3) zur Abgabe der Stellgröße vorgesehen ist.

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Thermisches Dehnstoffelement nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daiä das Gehäuse (1.) aus einem Bodenteil (1a) und einem Deckel (2) mit einem als Wellrohr (3) ausgebildeten Fortsatz besteht, wobei die Stirnflächen von Deckel (2) und Bodenteil (la) mit als Verstärkungsrippen wirkenden Eindriickungen (4) versehen sind.

3. Thermisches Dehnstoffelement nach den Ansprüchen 1 bis 2, dadurch gekennzeichnet, daß das Gehäuse (1) rotationssymmetrisch ausgebildet ist und der Deckel (2) koaxial eine zylindrische Eindruckung (6) hat, deren Stirnseite mit dem Bodenteil (la) verbunden ist, wobei in der zylindrischen Wandung Öffnungen (7) vorgesehen sind.

4. Thermisches Dehnstoffelement nach den Ansprüchen 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß das Bodenteil (la) und der Deckel (2) mit einem umlaufenden Flansch (5) und an der Stirnseite der Eindrückung (6) sowie das Wellrohr (3) konzentrisch zur Eindruckung (6) mit dem Deckel (2) an einem Flansch (8) unlösbar miteinander dicht verbunden sind.

5. Thermisches Dehnstoffelement nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß das Gehäuse (20) aus zwei gleichartigen, schalenförmigen Formteilen (21) besteht, an denen jeweils ein als Wellrohr (3) geformter Ansatz (22) ausgebildet ist, und daß die beiden Formteile (21) an umlaufenden Flanschen (23) unlösbar miteinander verbunden sind.

6. Thermisches Dehnstoffelement nach den Ansprüchen 1,2 und 5, dadurch gekennzeichnet, daß die Formteile (21) an den Stirnflächen (24) kalottenförmig nach innen gewölbt sind.

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7. Thermisches Dehnstoffelement nach den Ansprüchen 1,2,5 und 6, dadurch gekennzeichnet, daß das Formteil (21) einstückig ausgebildet ist.

8. Thermisches Dehnstoffelement nach den Ansprüchen 4,5,6 und 7, dadurch gekennzeichnet, daß die Einzelteile an den Verbindungsstellen verschweißt sind.

9. Thermisches Dehnstoffelement nach den Ansprüchen 4,5,6 und 7, dadurch gekennzeichnet, daß die Einzelteile an den Verbindungsstellen durch Verbördeln oder dergleichen miteinander verbunden sind.

10. Thermisches Dehnstoffelement nach den Ansprüchen 1 bis 9, dadurch gekennzeichnet, daß als Dehnstoff eine elektrisch nicht leitende Substanz, z.B. Fluorkohlenwasserstoff, eingesetzt ist.

11. Verfahren zur Herstellung des thermischen Dehnstoffelements nach den Ansprüchen 1 bis 10, dadurch gekennzeichnet, daß die Einzelteile des Gehäuses in einem Bad aus in flüssigem Aggregatzustand befindlichen Dehnstoff miteinander dicht verbunden werden.

12. Verfahren nach Anspruch 11, dadurch gekennzeichnet, daß zunächst die Stirnseite der zylindrischen Eindrückung (6) am Deckel (2) mit dem Bodenteil (la) verschweißt wird und dann die Verschweißung an dem außen herumlaufenden Flansch (5) erfolgt, daß danach das hergestellte Teilgehäuse mit flüssigem Dehnstoff gefüllt wird und im Anschluß das ebenfalls mit Dehnstoff gefüllte Wellrohr (3) in einem Bad von flüssigem Dehnstoff mit dem Teilgehäuse am Flansch (8) dicht

verschweißt wird. ,.

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13. Verfahren nach Anspruch 11, dadurch gekennzeichnet, daß die Formteile (21) aus einer Platine im Tiefziehverfahren hergestellt werden, wobei im Zentrum durch Abstreckung ein Ansatz (22) erzeugt wird, der im Anschluß zu einem Wellrohr (3) umgeformt wird, und daß zwei mit flüssigem Dehnstoff gefüllte Formteile (21) in einem Bad von flüssigem Dehnstoff an den Flanschen (23) zu einem Gehäuse (20) dicht verschweißt werden.

14. Thermisches Dehnstoffelement nach den Ansprüchen 1 bis 13, dadurch gekennzeichnet, daß mehrere Dehnstoffelemente zu einer Säule aneinandergelagert sind, derart, daß die temperaturabhängigen Auslenkungen der Einzelelemente sich zu einer Stellgröße addieren.

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