DE1057831B - Thermisch geregelte Gas- oder Dampffeder - Google Patents

Description

• Thermisch geregelte Gas-oder Dampffeder Es sind thermisch geregelte Gas- und. Dampf federn bekannt, bei denen die Anpassung an veränderliche Nutzlasten durch Temperaturänderung des, federnden Mediums erfolgt. Solche Federn weisen eine gewisse Trägheit in der Regelung auf, da: die Erwärmungs-und Abkühlungsvorgänge Zeit benötigen. Abhilfe ist zwar möglich durch die Anordnung von getrennten Erwärmungs- bzw. Verdampfungskammern, die unter höherem Systemdruck stehen, und Abkühlungskammern (Kalträumen), die unter niedrigerem Systemdruck stehen. In diesen Fällen kann die Druckänderung schnell durch Zuströmen von Medium höheren Druckes bzw. Abströmen. in. Räumen niederen Druckes durch Regelorgane üblicher Bauart bewerkstelligt werden.
• Um die gleiche Wirkung jedoch auch ohne das Vorhalten eines Erwärmungs- und Verdampfungsraumes, der unter höherem Systemdruck steht und eine besondere Speiseeinrichtung für das zu erwärmende Medium benötigt, ausführen zu können, wird erfindungsgemäß ein. Wärmespeicher verwendet, dem. die zum Verdampfen und Temperaturerhöhen des federnden Mediums erforderliche Wärme im Bedarfsfalle kurzfristig entnommen werden kann,, der im übrigen durch gute Isolierung an die Feder wenig Wärme laufend abgibt und dessen. Temperatur durch eine automatische Temperaturregeleinrichtung (Thermostat) konstant gehalten wird.
• Der Vorteil einer solchen Anordnung gegenüber den bisher bekannten Einrichtungen ist folgender: 1. Ein druckdichter, durch ein Regelorgan gesteuerter Speicher kann: vermieden werden:.
• 2. Eine Speisevorrichtung ist nicht erforderlich.
• 3. Der Wärmespeicher wird auch bei längerem Stillstand der Feder, etwa bei ihrer Verwendung in einem Fahrzeug, leicht und ohne. große Verluste auf der erforderlichen Temperatur gehalten werden können, so daß bei Wiederinbetriebnahme des Fahrzeuges sofort der erforderliche Federdruck vorhanden ist.
• 4. Der Speicher kann in einfacher Weise im Inneren der Feder selbst angeordnet werden..
• 5. Die Anlage ist relativ raumsparend und klein.
• 6. Die Vorteile des hermetisch geschlossenen Systems bleiben erhalten.
• 7. Die Regelgeschwindigkeit kann der mit Druckluft betriebenen Luft-Federanlage in etwa angeglichen werden, wobei die bekannten Vorteile thermisch geregelter Federn und der bei solchen. Federn verwendeten Medien erhalten bleiben.
• Die Zeichnung zeigt einige Ausführungsformen, des Erfindungsgegenstandes, und. zwar Abb. 1 eine thermisch geregelte Feder mit Wärmespeicher, bei der im Bedarfsfalle in das. Innere des Speichers mit Hilfe einer elektromagnetisch betätigten Spritzvorrichtung zu verdampfendes Medium. eingespritzt wird, Abb.2 eine andere konstruktive Ausbildung der Einsprite- und Zerstäuberpumpe, die das zu verdampfende Medium in den Wärmespeicher fördert und zerstäubt, Abb. 3 die obere und Abb.4 die untere Stellung des Bodenventils., wie es in Abb. 1 in Mittelstellung gezeigt wurde, Abb. 5 die Anordnung eines als Tauchverdampfer ausgebildeten Wärmespeichers und Abb. 6 die konstruktive Gestaltung der Einsprite-und Zerstäuberpumpe gemäß der Anordnung in Abb. 1.
• Die aus einem elastischen Federbalg 1 mit Wärmeisolierung 2 gebildete Gas- bzw. Dampffeder ist zwischen der nicht abgefederten Unterlage 3. und der abgefederten Masse 4 wie üblich angeordnet. Um einen zusätzlichen Schutz gegen Wärmeverluste zu erreichen, ist die Feder nochmals von dem Schutzkasten mit Isolierung 5 umgeben, wobei, um die Beweglichkeit zu wahren, der untere Teil durch eine elastische Wärmeschutzmasse (etwa wie Gummituch mit aufgeschäumtem Kunststoff 6) nach unten: abgeschlossen: ist. Nur der Fuß der Feder 7, der als Sammelbehälter für das zu verdampfende Medium dient, ist nicht wärmegeschützt, sondern im Gegenteil durch Kühlrippen, 8 als Kaltraum gestaltet. Da, zwischen diesem Raum und dem Federraum durch die Temperaturdifferenz auch eine Druckdifferenz eintreten wird, ist dieser Raum durch die Wälzhaut 9 gegenüber dem Federraum dicht abgeschlossen:. Der erfindungsgemäß vorzusehende Wärmespeicher ist in diesem Falle als mit elektrischen. Heizelementen 10 ausgestatteter Metall- oder Keramikbehälter 11 mit Isolierung 12 dargestellt. Im Kopf des Behälters ist der Thermostat 13 gasdicht eingebaut, so daß er von außen im Bedarfsfalle über die Verschraubung 14 ausgewechselt werden kann. Über den Druckschalter 15 wird bei zu hoher Temperatur der Stromkreis für die Heizspulen 10 unterbrochen und bei zu niedriger Temperatur geschlossen. Auf diese Weise wird dieser Wärmespeicher, der zur Erhöhung der Wärmeübertragungsflächen im Innern noch mit den Rippen 16 versehen ist, auf einer konstanten Temperatur von beispielsweise 60° C gehalten. Damit beim Arbeiten der Feder durch Atmen des Inhalts nicht ein ständiger Wärmeaustausch zwischen dem Innern dieses Speicherraumes 11 und dem Federraum in. 1 eintritt, kann eine einfache Rückschlagklappe 17 an der Ausstoßöffnung des Wärmespeicherhohlraumes vorgesehen werden. Im Fuße des Wärmespeichers 11 ist ; die Einspritzzerstäuberdüse 18 angeordnet, die an eine kleine Zerstäuberpumpe 19 (ähnlich den bekannten elektrischen Farbspritzpistolen) angeschlossen. ist. Diese Zerstäuberpumpe kann durch das Magnetsystem 20 (ähnlich dem Antrieb einer elektrischen Klingel) durch vibrierende Impulse betrieben werden, so daß sie über das Ansaugrohr 21 aus dem Kaltraum 7 das Medium zum Verdampfen ansaugt und über die Düse 18 in die als Verdampfungsraum ausgebildete Wärmer speicherkammer 11 fördert. Sofern etwa in Fahrzeugen, nur Gleichstrom zur Verfügung steht, kann die Versorgung des Systems mit Wechselstrom durch einen Zerhacker oder Wagnerschen Hammer 22, der nur einmal im Fahrzeug anzuordnen ist, erfolgen. Die Zerstäuberpumpe kann auch durch ein Solenoid 35 (Abb. 2), in dem der hohlgebohrte Kolben 36 gegen die Feder 37 arbeitet, ersetzt werden, wobei die Kugel 38 und die Rückschlagklappe 39 die notwendigen Ventilfunktionen. übernehmen. Diese Elektroimpulsvorrichtung arbeitet unter der Wirkung eines periodisch unterbrochenen Gleichstromes -etwa durch einen Blinkerschalter unterbrochen - mit gleicher Wirkung wie die Zerstäuberpumpe 19.
• Geregelt wird das Gesamtsystem durch einen kleinen höhenabhängig arbeitenden Schalter 23, der bei zu starker Zusammendrückung der Feder den Strom der Stromquelle 24 über den Zerhacker 22 zum Magnetsystem 20 leitet. Dadurch wird zu verdampfendes Medium über die Düse 18 eingespritzt, bis dieses nach Rückströmen über das Ventil 17 in den Hohlraum 1 den dort fehlenden Druck wieder aufgebaut hat und dadurch der Stromkreis am Schalter 23 wieder geöffnet wird.
• Die Arbeitsweise der kleinen Zerstäuberpumpe ist in Abb. 6 in größerem Maßstab noch einmal veranschaulicht. Über das Saugrohr 21 wird das zu zerstäubende Medium vor den federbelasteten. Kolben. 25 gefördert und durch dessen vibrierende Bewegung über den kleinen Rückschlagstempel 26 mit Feder 27 in der Hülse 28, die zusammen mit dem. Stempel 26 als Ventil wirken, der Zerstäuberdüse 18 zugeführt.
• Um in der Feder 1 kondensierendes Medium in den Kaltraum 7 gelangen zu lassen, ist der Schieber 29 in der Bodenplatte 30 angeordnet (s. auch Abb. 3 und 4). In der in Abb. 1 gezeigten Mittelstellung schließt der Schieber 29 in der Bohrung 31 den Raum 1 von dem Raum 7 praktisch ab. Wird die Feder entlastet, so bewegt sich der Schieber 29 nach unten und öffnet die Bohrung 31, so daß überschüssiges Medium in den Raum 7 abströmen und dort kondensiert werden kann. Wird die Feder etwa bei längerer Außenbetriebsetzung bis in die Endlage völlig zusammengedrückt, so öffnet sich, wie in Abb.4 gezeigt, an. der unteren Kante des Schiebers 29 ein schmaler Ringraum, so daß auch in diesem Falle angesammeltes Medium in den Raum 7 zurückfließen kann, um bei Wiederinbetriebnahme der Feder dort verfügbar zu sein..
• In stark vereinfachter, wenn auch nicht so exakt arbeitender Form kann der gleiche Erfindungsgedanke auch in einer Einrichtung gemäß Abb. 5 verwirklicht werden. Hier ist innerhalb des Federbalges 1 der Wärmespeicher 11 wieder in gleicher Weise durch Thermostat 13 und Schaltvorrichtung 15 gesteuert innerhalb einer wärmegeschützten Kammer 32 so angebracht, daß der am Federoberteil befestigte Wärmespeicher 11 in der am Federunterteil befestigten Kammer 32 mit der Federbewegung hin-und hergeht. Der Raum 7 ist wieder gegen den Raum 1 über die mit Rückschlagklappe 17 versehene Abschlußwand abgetrennt. Wird die Feder zu stark zusammengedrückt, so bewegt sich der Wärmespeicher 11 aus der isolierten und geschützten Kammer 32 heraus in den Raum 7, wo er bei Eintauchen. in die Flüssigkeit sofort eine starke Verdampfung derselben einleitet so lange, bis das dort verdampfte und über das Ventil 17 in den Federraum 1 geströmte Medium die erforderliche Druckerhöhung wiederhergestellt hat. Das Rückströmen flüssigen Mediums vom. Raum 1 in den Raum 7 kann durch eine ähnliche - hier nicht gezeichnete - Vorrichtung, wie in den Abb. 3 und 4 bereits veranschaulicht, bewerkstelligt werden. Damit beim Eintauchen des Körpers 11 in die kalte Flüssigkeit diese nicht zuviel Wärme entzieht, wird noch ein kleiner Behälter 33 etwa auf einer Feder 34 im Raum 7 angebracht, der beim Eintauchen des Wärmespeichers 11 das zu erwärmende Medium im Raum 7 zunächst begrenzt und der, sobald sein. Inhalt verdampft ist, durch weiteres Eintauchen des Wärmespeichers 11 unter Zusammendrückung der Feder 34 durch Überlaufen der Flüssigkeiten über den Rand des Behälters 33 wieder gefüllt wird.
• Selbstverständlich ist die Anordnung des Wärmespeichers außerhalb der eigentlichen Feder etwa in der Feder zugeschalteten Nebenhohlräumen möglich, wenn sichergestellt wird, daß kondensierendes Medium aus diesen Räumen in den Kaltraum, aus dem das zu verdampfende Medium entnommen wird, zurückströmen kann. Dies ist eine Frage der räumlichen Anordnung.
• Auch sind Kombinationen von Tauch- und Spritzvorrichtungen für das Aufbringen des zu verdampfenden Mediums auf den Wärmespeicher möglich. Ebenso kann zusätzlich oder allein die Federbewegung selbst zur Betätigung der Spritzvorrichtung benutzt werden.
• Als federnde Medien kommen vorzugsweise niedrigsiedende Flüssigkeiten, wie sie in der Kältemaschinentechnik verwendet werden, in Frage, so z. B. Ammoniak (NH3), Chlormethyl (CH3Cl), Monofluortrichlormethan (CFCl3), Difluordichlormethan (C F2 Cl2). Difluormonochlormethan (CHFCl), Octafluorcyclobutan (C4F8), Schwefelhexafluorid (S Ws) u. a. oder auch Mischungen derselben., je nach Bedarf, sowie Mischungen solcher Mittel mit Schmieröl. Dabei kann ein so ausreichender Vorrat dieses Mediums in die hermetisch geschlossenen Federsysteme gegeben werden, daß bei den zu erwartenden, außerordentlich geringen Verlusten (vgl. Kühlschranktechnik) eine für Jahre ausreichende Füllung vorhanden ist.
• Soweit elektrische Zerstäubervorrichtungen verwendet werden, sind deren Spulen zweckmäßig im Federraum selbst anzuordnen, damit die in diesen Spulen entstehende Wärme auch noch für die Temperaturhaltung der Feder mitausgenutzt wird. Um die Wärmeverluste der als eigentliche Feder dienenden Räume nach außen möglichst klein zu halten - die notwendige Abkühlung erfolgt in dem nachgeschalteten Kaltraum -, kann die Feder in mehrfacher Isolation, wenn zweckdienlich sogar in dem Aufbau von Thermosflaschen ähnlichen technischen Gebilden erfolgen.

Claims (9)

1. PATENTANSPRÜCHE: 1. Thermisch geregelte Gas- oder Dampffeder, dadurch gekennzeichnet, daß im Innern des Federsystems an beliebiger Stelle ein Wärmespeicher (11) so angeordnet wird, daß das Federmedium mit dem Speicher in. Berührung gebracht werden kann.
2. 2. Feder nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Speicher (11) elektrisch oder durch Kühlwasser von Fahrzeugantriebsmaschinen erwärmt wird.
3. 3. Feder nach Anspruch 1 und 2, dadurch gekennzeichnet, daß die für den Wärmespeicher (11) gewählte maximale Temperatur von einem automatisch arbeitenden Kontrollgerät (Thermostat 13) geregelt wird.
4. 4. Feder nach Anspruch 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß der Speicher (11) als Hohlraum ausgebildet ist.
5. 5. Feder nach Anspruch 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß der Speicher (11) als Tauchkörper ausgebildet ist (Abb. 5).
6. 6. Feder nach Anspruch 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, daß der Speicher (11) wärmeisoliert ist.
7. 7. Feder nach Anspruch 1 bis 4 und 6, dadurch gekennzeichnet, daß das Medium durch Zerstäuben und Aufspritzen mit dem Speicher (11) in Berührung gebracht wird. B.
8. Feder nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, daß das Aufspritzen des Mediums federhöhenabhängig gesteuert elektrisch, z. B. mit elektrischen Spritzpistolen (Abb.6) oder elektromagnetisch betriebenen Pumpvorrichtungen (Abb.2) erfolgt.
9. 9. Feder nach Anspruch 1 bis 8, dadurch gekennzeichnet, daß der Feder ein gekühlter Raum (7) zugeordnet wird, in den, kondensiertes Medium zurückströmt und aus. dem das zu erwärmende Medium entnommen wird.