DE1958563A1

DE1958563A1 - Betaetigungselement

Info

Publication number: DE1958563A1
Application number: DE19691958563
Authority: DE
Inventors: Manfred Kurz; Roland Saur
Original assignee: Behr Thomson Dehnstoffregler GmbH and Co
Current assignee: Behr Thomson Dehnstoffregler GmbH and Co
Priority date: 1969-11-21
Filing date: 1969-11-21
Publication date: 1971-06-09
Also published as: YU217370A; FR2071731A5; SU431691A3; ES196292U; RO55448A; JPS4813915B1; CS171690B2; YU33361B; GB1275855A; ES196292Y; PL81169B1; SE366406B; DE1958563B2

Description

DIPL.-INQ. H. STEHMANN 85 Nürnberg 2

__,_, _..«_. ESSENWEINSTRASSE 4-«

DIPL.-PHYS. DR. K. SCHWEINZER tel, kanzle™™ pr.vat: 77««*

PATENTANWÄLTE TELEGRAMM-ADRESSE: STEH PATENT

TE LEX Qo-23135

BANKKONTEN:

DEUTSCHE BANK AG. NÜRNBERG NR. 3411M

POSTSCHECKKONTO: NORNBERG «011

Nürnberg, den 21.11.69

Firma Behr-Thomson Dehnstoffregler GmbH, 7 Stuttgart-Feuerbaoh,

Steiermärker Straße 12

Betätigungselement

Die Erfindung betrifft ein Betätigungselement, bei dem in einem Gehäuse ein sich bei Temperaturerhöhung ausdehnender Stoff, ein von einer elastischen Hülle umgebener Kolben mit einem konischen Ende, der bei Erreichen einer bestimmten einstellbaren Temperatur von dem sich ausdehnenden Stoff nach außen gedrückt wird und dabei Stellkräfte ausübt, und eine Dichtung angeordnet sind.

Bei derartigen Betätigungselementen bestehen die Forderungen, Dichtmittel vorzusehen, die einerseits ein Eindringen von Flüssigkeit, Staub od.dgl. längs des verschiebbaren Kolbens und andererseits einen Austritt des ausdehnungsfähigen Stoffes aus dem Gehäuse verhindern. Es sind bereits eine Reihe verschiedenartiger Betätigungselemente bekannt, bei denen auf verschiedenen Wegen versucht wurde, diese Probleme zu lösen. Die bisher bekannten Elemente vermögen jedoch den Forderungen der Praxis noch nicht ausreichend gerecht zu werden.

Bei einem bekannten Wärmefühler mit einem gummiartigen und rohrförmigen Absohlußtell, in dessen Höhlung längs verschiebbar ein Kolben eingreift, der sich bei äußerem Druck auf das Abschluüteil unter Zusammenfalten desselben axial verschiebt, und wöbeL dLe Wandstärke des Abschlußteiles nicht über den ganzen Querschnitt gleichmäfiig ist, dient zur Dichtung ein Klemmring, der über eine Klemmsohraube einen Flansch des rohrförmigen Abschlußteils gegen eine verjüngte Schulter des Gehäuses drückt.

109824/0647

-2-

Bei diesem bekannten Wärmefühler besteht die Gefahr, daß längs des Kolbens Flüssigkeit in das Innere der Hülle eindringt.

Bei einem anderen bekannten Betätigungselement der eingangs erläuterten Art ist die Hülle oberhalb eines Flansches als dicker Pfropfenteil ausgebildet, der während des Ausfahrend des Kolbens sowohl radial als auch axial zusammendrückbar ist. Dabei erstreckt sich vom Pfropfenteil der Hülle ein ringförmiger Flansch nach außen, der zwischen Flanschen eines zweiteiligen Gehäuses eingeklemmt wird. Auch hier ist durch die zweiteilige Ausbildung k des Gehäuses die Gefahr gegeben, daß an der Trennstelle der Gehäuseteile der ausdehnbare Stoff nach außen tritt, so daß Leckverluste auftreten. Durch derartige Leckverluste wird die Temperatur verschoben, bei der der Kolben aus dem Gehäuse gedrückt wird. Dadurch können in angeschlossenen Geräten oder Apparaten schwerwiegende Beschädigungen auftreten. Darüberhinaus wird der ringförmige, zwischen den Gehäuseteilen eingespannte Flansch infolge der beschriebenen Arbeitsweise einer hohen Zugbeanspruchung unterworfen. Es ergeben sich aufgrund von Überbeanspruchungen des Materials an dieser Stelle häufig Brüche und damit Ausfälle des Betätigungselementes.

Es ist ferner ein temperaturabhängiges Arbeitselement bekannt, bei dem die elastische Hülle sich über das konische Ende des Kolbens hinaus zylindrisch oder nahezu zylindrisch fortsetzt und das Gehäuse einen nach innen offenen schalenförmigen Teil aufweist, wobei das eine Ende der elastischen Hülle innerhalb dieses schalenförmigen Teiles angeordnet ist. Am oberen Ende der elastischen Hülle befindet sich ein Flansch, welcher sich in radialer Richtung von der elastischen Hülle erstreckt und sich gegen die Innenwandung des Gehäuses legt. Der Flansch wird mittels einer Scheibe nach unten gepreßt, die innerhalb des Gehäuses an seinem oberen Ende gehalten wird. Auch bei dieser bekannten Einrichtung ist keine sichere Dichtwirkung erreicht. Infolge des innerhalb des Gehäuses herrschenden hohen Arbeitsdrucks hat es sich ferner als notwendig erwiesen, den Flansch der

1 0 ü ü 2 U / 0 6 /, 7 ~⁵~

elastischen Hülle mit der Scheibe unlösbar zu verbinden, z.B. mittels Vulkanisation. Diese Notwendigkeit bedarf jedoch einer sehr kostspieligen und aufwendigen Fertigung und ist auch mit den modernsten, technologischen Hilfsmitteln nicht völlig beherrschbar. Dabei ist zu bedenken, daß die Dichtung eine sehr hohe Lebensdauer, für beispielsweise mehrere hunderttausend Schaltspiele des Kolbens, aufweisen muß.

Der Erfindung liegt daher die-Aufgabe zugrunde, ein Betätigungselement zu schaffen, bei dem die eingangs erläuterten Forderungen nach absoluter Dichtheit in einfacher Weise erfüllt sind und wobei das Gehäuse an seiner Stelle des größten Durchmessers so klein als möglich gehalten wird. Dies bewirkt, daß die Abdichtstelle nach außen, die gleichzeitig eine Projektionsfläche für den Innendruck darstellt, kräftemäßig so niedrig wie möglich beansprucht wird.

Diese Aufgabe wird nach der Erfindung im wesentlichen dadurch gelöst, daß die Dichtung in Form einer hülsenartigen Stützscheibe ausgebildet ist, mit einem Bördelrand für das Gehäuse, daß an der Stützscheibe ein Ringrand vorgesehen ist und daß die elafetische Hülle am oberen offenen Ende einen nach außen gerichteten Flansch mit einer den Ringrand der Stützscheibe umfassenden Ringnut aufweist.

Dadurch, daß die Dichtung vor dem Einbau einen größeren Querschnitt am Rillenrand des Flansches aufweist, als ihr nach dem Einbau zur Verfügung steht, wird die Dichtung beim Einbau deformiert und füllt den verbleibenden Raum zwischen Gehäusewandung und Bördelrand der Stützscheibe vollständig und einer genau festgelegten Vorspannung aus. Es entsteht dabei zwischen Ring-,, rand der Stützscheibe und Gehäusewand ein sehr enger Spalt, der erfindungsgemäß zum Druckabbau zwischen Gehäuseinnenwand und metallischen Innenteil dient. Die infolge des Innendrucks auf den Bördelrand des Gehäuses wirkenden Kräfte projezieren sich durch diese Maßnahme praktisch nur noch auf die Projektionsfläche, die durch den äußeren Durchmesser des Ringrandes er-

1 0 fc '-: ? L I P 6 ': 7

zeugt wird. Unter Berücksichtigung der quadratischen Zunahme der Kreisfläche als Funktion der Durchmesserzunähme ist damit eine wesentliche Voraussetzung für die Schaffung eines betriebssicheren, auch bei hohen Innendrücken dichtbleibenden, Betätigungselementes geschaffen.

Besonders vorteilhaft ist es, wenn das Gehäuse im Bereich des Ringrandes der Stützscheibe eine kegelförmige Erweiterung und anschließend einen zylindrischen Randteil aufweist, der den Bördelrand der Stützscheibe umfaßt. Dadurch wird die Montage sehr k vereinfacht, da in das mit dem ausdehnbaren Stoff entsprechend gefüllte Gehäuse lediglich die elastische Hülle mit dem Kolben eingesetzt werden muß, auf die dann die Stützscheibe aufgesetzt wird, worauf der obere Rand des Gehäuses um den Bördelrand umgebördelt wird.

Um Beschädigungen der Hülle beim Einbau zu vermeiden, ist es vorteilhaft, die Innenkante des Ringrandes der Stützscheibe abzurunden .

Um den bei Erwärmung entstehenden Innendruck zur Abdichtung auszunützen, ist es vorteilhaft, wenn der untere, im wesentlichen zylindrische Teil der elastischen Hülle mit einem Bogen von relativ großem Radius in den Planschteil übergeht. Dadurch wird eine Komponente des Innendrucks in Richtung auf den Kolben erzeugt, der die Hülle an den Kolben preßt, oberhalb der Stelle, an der die Hülle noch zum Vorschub des Kolbens deformiert wird.

Nach einem weiteren Merkmal der Erfindung ist es zweckmäßig, eine Dichtscheibe zwischen Stützscheibe und oberen Rand der Hülle anzuordnen.

Gemäß einem abgewandelten Ausführungsbeispiel der Erfindung ist die den Kolben umgebende elastische Hülle als unten offene Stopfbüchse ausgebildet und weist in ihrer Unterfläche zweckmäßig Rillen oder Ringnuten auf.

-5-10982A/06i7

tr *

Bei einfachen Ausführungsformen kann die Hülle in an sich bekannter Weise schlauohartig ausgebildet sein.

Bei einem anderen Ausführungsbeispiel der Erfindung ist in zweckmäßiger Weise der Kolben an seinem Gehäuseinnenende mit einem Ringflansch mit kegeliger Spitze versehen und die Hülle, die im wesentlichen als Hohlzylinder ausgebildet ist, liegt mit ihrem unteren Rand auf dem Ringflansch unter Vorspannung vollflächig auf. Bei Erwärmung des Elementes wird die Hülle zwischen dem Ringflansch des nach außen gedrückten Kolbens und der Dichtscheibe elastisch verformt, nämlich verdickt, wodurch sich eine Rückstellkraft aufbaut, die bei Abkühlung den Kolben wieder in das Gehäuseinnere drückt.

Besonders zweckmäßig ist es ferner, wenn die Hülle in ihrem oberen Bereich an der Innenwandung vorzugsweise dreieck- oder trapezförmige Rillen als Labyrinthdichtung aufweist.

Weitere Merkmale und Vorteile der Erfindung ergeben sich anhand der beigefügten Zeichnung, die schematisch Ausführungsbeispiele darstellt. Dabei zeigt:

Fig.l ein erstes Ausführungsbeispiel mit einer schlauchartigen elastischen Hülle,

Fig.2 ein Ausführungsbeispiel mit einer Stopfbüchse,

FigO ein abgewandeltes Ausführungsbeispiel, bei dem die zylinderförmige elastische Hülle als Rückstellkraft wirksam werden kann, und

Fig.4 in vergrößertem Maßstab die erfindungsgemäße Ausbildung der Dichtungsmittel.

In allen Figuren sind gleiche Teile mit gleichen Bezugsziffern bezeichnet.

-6-

1 0 9 8 ? U I Π 6 /, 7

4 -*■

Ein erfindungsgemäßes Betätigungselement bestett aus einem Gehäuse 1, in das ein sich bei Temperaturerhöhung ausdehnender Stoff 2 eingefüllt ist, sowie einer elastischen Hülle j5, in die ein Kolben 4 mit konischem Ende 5 gleitbar eingesetzt ist. Die elastische Hülle 5 wird an ihrem oberen Ende über eine Dichtscheibe 16 von einer Stützscheibe 6 gehalten, die wiederum durch den umgebördelten Rand des zylindrischen Randteiles 12 des Gehäuses 1 gehalten wird.

Die Stützscheibe 6 ist hülsenartig ausgebildet und weist einen Bördelrand 7 auf, von dem sich nach unten ein Ringrand 8 erstreckt.

Wie insbesondere aus Pig.4 ersichtlich, weist die elastische Hülle 3 am oberen offenen Ende einen nach außen gerichteten Flansch 9 mit einer den Ringrand 8 der Stützscheibe 6 umfassenden Ringnut Io auf. Dabei ist in Fig.4 in strichlierten Linien der Umriß des Querschnittes der Hülle J5 vor dem Einbau dargestellt.

Der dreieckförmige Bereich, der in der Zeichnung in den kegelförmigen erweiterten Teil Il des Gehäuses 1 ragt, wird bei der Montage verdrängt, so daß das verdrängte Volumen den dreieckförmigen Raum 24 zwischen der Unterkante des Bördälrandes 7 der £tUtzscheibe 6 und den kegelförmigen Teil 11 des Gehäuses 1 vollständig ausfüllt. Dabei ist die Ausbildung so getroffen, daß zwischen der unteren Kante des Ringrandes 8 der Stützscheibe 6 und dem schrägen TeLl 11 des Gehäuses 1 ein sehr kleiner Spalt verbleibt.

Bei dem Ausführungsbeispiel nach Fig.l ist die elastische Hülle als an sich bekannter Schlauch ausgebildet.

Bei dem in Fig.2 dargestellten AusführungsbeispLeL umgibt die elastische Hülle den Kolben 4 nicht auf seiner ganzen Mantelfläche, sondern ist vielmehr als Stopfbüchse 17 ausgebildet. Dabei ist es vorteilhaft, an der unteren waagrechten Oberfläche

1 O y H ? 4 / η 6 ti 7

BAD ORIQfNAL

der Stopfbüchse I7 Rillen oder Ringnuten l8 vorzusehen. Der bei Erwärmung durch Ausdehnung des ausdehnbaren Stoffes 2 entstehende Innendruck ergibt gleichzeitig eine Dichtwirkung zwischen der Stopfbüchse 17 und dem Kolben 4.

Während bei der Anwendung der erfindungsgemäßen Betätigungselemente nach den Pig.l oder 2 Rückstellmittel für den Kolben vorgesehen werden müssen, die bei Abkühlung den Kolben wieder in das Gehäuse drücken, wird die- notwendige Rückstellkraft bei dem Ausführungsbeispiel nach Fig.3 durch die Teile des Betätigungselementes selbst hervorgerufen. Dazu ist die elastische Hülle im wesentlichen als nach unten offener Hohlzylinder 21 ausgebildet, dessen unterer Rand 22 an einen Ringflansch I9 des Kolbens 4 unter Vorspannung vollflächig aufliegt. Sobald bei Erwärmung der Kolben 4 durch den sich ausdehnenden Stoff 2 aus (Sem Gehäuse geschoben wird, wird die Hülle 21 deformiert bzw. gestaucht, da sie an ihrem anderen Ende über die Dichtscheibe l6 und die Stützscheibe 6 im Gehäuse festgehalten ist. Zieht sich bei entsprechender Abkühlung der ausdehnbare Stoff 2 zusammen, dann kann die in der Deformation der Hülle 21 gespeicherte Kraft über den Ringflansch 19 den Kolben 4 wieder in das Gehäuse hineindrücken.

Aus Fig.4 ist ferner ersichtlich, daß in zweckmäßiger Weise an der Innenwandung der Hülle 17 im oberen Bereich, nahe der Dichtscheibe 16, dreieck- bzw. trapezförmige Rillen oder Ringnuten 25 vorgesehen sein können, die zusammen eine Labyrinthdichtung gegenüber dem Kolben 4 ergeben.

Es ist ferner ersichtlich, daß die innere Kante I5 des Ringrandes 8 der Stützscheibe 6 abgerundet ist, um ein Einschneiden der Kante in den Flansch 9 der Hülle 3> zu vermeiden. Andererseits geht der zylindrische Teil 14 der Hülle 3 über einen Bogen 15 mit relativ großem Krümmungsradius in. den waagrechten Teil des Flansches 9 über.

Die Querschnittsform der Ringnut Io des Flansches 9 ist dabei der Querschnittsform des Ringrandes 8 der Stützscheibe 6 angepaßt, so daß dieser Ringrand die Nut Io vollständig ausfüllt.

^:··- 1QS37A/ns/; 7

-8-

Durch die erfindungsgemäße Ausbildung der Stützscheibe 6 und des oberen Bereiches der elastischen Hülle 3 wird in einfacher Weise eine sichere doppelte Dichtung, einerseits zwischen dem Gehäuseinnenraum, der vom Gehäuse 1 und der Hülle 3 begrenzt ist und dem Außenraum sowie zwischen dem Innenraum, in dem der Kolben 4 gleitet, und dem Außenraum erzielt. Auch wird durch die erfindungsgemäße Ausbildung die Montage wesentlich erleichtert, was gerade bei den Betätigungselementen nach der Erfindung, die in Massenfertigung hergestellt werden, außerordentlich stark ins Gewicht fällt.

Die Erfindung ist nicht auf die dargestellten und beschriebenen Ausführungsbeispiele beschränkt. Sie umfaßt auch alle Teil- und Unterkombinatxonen der beschriebenen und/oder dargestellten Merkmale.

- Ansprüche -

Claims

Ansprüche

1J Betätigungselement, bei dem in einem Gehäuse ein sich bei Temperaturerhöhung ausdehnender Stoff, ein von einer elastischen Hülle umgebener Kolben mit einem konischen Ende, der bei Er-? reichen einer bestimmten einstellbaren Temperatur von dem sich, ausdehnenden Stoff nach außen gedrückt wird, und dabei Stellkräfte ausübt, und eine Dichtung angeordnet sind, dadurch gekennzeichnet, daß die Dichtung in Form einer hülsenartigen Stützscheibe (6) ausgebildet ist,, mit einem Bördelrand (7) für das Gehäuse (1), daß an der Stützscheibe (6) ein Ringrand (8) vorgesehen ist, und daß die elastische Hülle (3) am oberen offenen Ende einen nach außen gerichteten Plansch (9) mit einer den Ringrand (8) der Stützscheibe (6) umfassenden Ringnut (lo) auf- ■/■ weist.
2. Element nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß das Gehäuse (l) im Bereich des Ringrandes (8) der Stützscheibe (6) eine kegelförmige Erweiterung (11) und einen sich anschließenden zylindrischen Randteil (12) aufweist, der den Bördelrand (7) , der Stützseheibe (6) umfaßt.
;?. Element nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Innenkante (1 j>) des Ringrandes (8) der Stützscheibe (6) abgerundet ist.
4. Element nach Anspruch 1 oder folgenden, dadurch gekennzeichnet, daß der untere im wesentlichen zylindrische Teil (14) der elastischen Hülle (3) mit einem Bogen (I5) von einem relativ großem Radius in den Planschteil (9) übergeht.
5. Element nach Anspruch 1 oder folgenden, gekennzeichnet durch eine Dichtscheibe (16) zwischen Stützscheibe (o) und oberen Rand der Hülle ()

-2-

109824/06 4
6. Element nach Anspruch 1 oder folgenden, dadurch gekennzeichnet, daß die den Kolben (4) umgebende Hülle als unten offene
Stopfbuchse (17) ausgebildet ist, die an ihrer Unterfläche Rillen oder Ringnuten (l8) aufweisen kann.
7· Element nach Anspruch 1 oder folgenden, dadurch gekennzeichnet, daß die Hülle (35) Ln an sich bekannter Weise schlauchartig ausgebildet ist.
8. Element nach Anspruch 1 und einem oder mehreren der Ansprüche bis 5* dadurch gekennzeichnet, daß der Kolben (4) an seinem gehäuseinneren Ende einen Ringflansch (19) mit kegeliger Spitze (2o) aufweist, und daß die Hülle im wesentlichen als Hohlzylinder (21) ausgebildet ist, dessen unterer Rand (22) unter Vorspannung auf dem Ringflansch (19) vollflächig aufliegt.
9. Element nach Anspruch 1 oder folgenden, dadurch gekennzeichnet, daß die Hülle (j5 bzw. 17 oder 21) in ihrem oberen Bereich in der Innenwandung, vorzugsweise dreieck- oder trapezförmige Rillen (23) als Labyrinthdichtung aufweist.

109#24/0647