DE102004042829A1 - Silicone oil as a working fluid for a thermostat and such a thermostat - Google Patents
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Abstract
Für den Einsatz in einem Thermostaten kann ein Silikonöl verwendet werden, welchem ein Stabilisator in geringen Mengen zugesetzt ist. Der Stabilisator ist beispielsweise pyrogenes Titandioxid und bindet potentielle Reaktionspartner oder Reaktionsprodukte in dem Silikonöl. Dadurch können altersbedingte und temperaturbedingte Veränderungen des Silikonöls reduziert werden sowie dessen Wärmestabilität erhöht werden. So kann ein über längere Zeiträume hinweg gleichbleibend funktionierender und genau justierter Thermostat hergestellt werden.For use in a thermostat, a silicone oil may be used, to which a stabilizer is added in small amounts. The stabilizer is, for example, pyrogenic titanium dioxide and binds potential reactants or reaction products in the silicone oil. As a result, age-related and temperature-induced changes in the silicone oil can be reduced and its heat stability can be increased. Thus, a consistently functioning over long periods of time and precisely adjusted thermostat can be produced.
Description
Anwendungsgebiet und Stand der Technikfield of use and state of the art
Die Erfindung betrifft ein Silikonöl für einen Thermostat, ein Verfahren zum Voraltern eines Arbeitsfluids für einen Thermostat sowie die Verwendung eines solchen Arbeitsfluids in einem Thermostat.The The invention relates to a silicone oil for a thermostat, a method for pre-aging a working fluid for a Thermostat and the use of such a working fluid in one Thermostat.
Aus
der
Ändert sich das Wärmeausdehnungsverhalten des Arbeitsfluids über längere Zeit hinweg durch Verändern bzw. Verschlechtern der Eigenschaften des Arbeitsfluids, so kann dies dazu führen, dass sich die eingestellten Schalttemperaturen von den tatsächlichen Schalttemperaturen entfernen. Daraus resultierende Probleme bei der Leistungseinstellung von Heizeinrichtungen oder dergleichen können beispielsweise darin bestehen, dass der Thermostat bereits bei zu niedrigen Temperaturen schaltet und somit nicht gewünschte Leistung erreicht wird. Ebenso können Sicherheitsprobleme dadurch auftreten, dass der Thermostat erst bei zu hohen Temperaturen schaltet.Changes the thermal expansion behavior of the working fluid longer Time by changing or deteriorating the properties of the working fluid, it may cause this that the set switching temperatures of the actual Remove switching temperatures. Resulting problems with the power setting of heaters or the like can For example, be sure that the thermostat already at Low temperatures switch and thus not desired performance is reached. Likewise Safety problems occur because the thermostat first switches at too high temperatures.
Aufgabe und LösungTask and solution
Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, ein eingangs genanntes Arbeitsfluid zu schaffen bzw. herzustellen sowie einen damit gefüllten Thermostat, um Nachteile des Standes der Technik vermeiden zu können und insbesondere eine Altersbeständigkeit und Temperaturbeständigkeit des Arbeitsfluids und somit des gesamten Thermostaten zu verbessern.Of the Invention is based on the object, an aforementioned working fluid to create or manufacture as well as a thermostat filled with it To be able to avoid disadvantages of the prior art and in particular a Age stability and temperature resistance of the working fluid and thus of the entire thermostat.
Gelöst wird diese Aufgabe durch ein Silikonöl mit den Merkmalen des Anspruchs 1, eine Verwendung eines vorgealterten Arbeitsfluids mit den Merkmalen des Anspruchs 6, ein Verfahren zum Behandeln eines Arbeitsfluids für einen Thermostaten mit den Merkmalen des Anspruchs 8 sowie einen Thermostaten mit den Merkmalen des Anspruchs 10. Bevorzugte Ausgestaltungen der Erfindung sind in den weiteren Ansprüchen enthalten und werden im folgenden näher erläutert. Der Wortlaut der Ansprüche wird durch ausdrückliche Bezugnahme zum Inhalt der Beschreibung gemacht. Merkmale, die für das Silikonöl als solches sowie für Herstellungsverfahren oder Verfahren zum Altern sowie auch für den Thermostaten selber gelten, werden im folgenden teilweise nur einmal beschrieben. Sie gelten jedoch unabhängig davon für jeden dieser Gegenstände auch eigenständig.Is solved this task with a silicone oil the features of claim 1, a use of a pre-aged Working fluid having the features of claim 6, a method for Treating a working fluid for a thermostat with the features of claim 8 and a Thermostats with the features of claim 10. Preferred embodiments The invention are contained in the further claims and are in following closer explained. The wording of the claims becomes by express Reference made to the content of the description. Characteristics of the silicone oil as such also for Manufacturing process or process for aging as well as for the thermostat themselves, will be described in the following partly only once. They are, however, independent of it for each of these items also independently.
Erfindungsgemäß wird dem Silikonöl für die Verwendung in einem Thermostaten ein Stabilisator zugesetzt. Dieser dient dazu, altersbedingte oder temperaturbedingte Veränderungen des Silikonöls zu reduzieren und vor allem die Wärmestabilität zu verbessern. Nach diesen Gesichtspunkten wird ein Stabilisator ausgesucht. Durch einen solchen Zusatz bzw. einen solchen Stabilisator können die negativen Folgen, wie zuvor beschrieben, vermieden werden. Das mit dem Stabilisator versetzte Silikonöl weist langzeitbeständige, gleichbleibende Eigenschaften auf. Insbesondere ändern sich seine Wärmeausdehnung bzw. sein Wärmeausdehnungsverhalten nicht. Ein mögliches Silikonöl ist beispielsweise Polydimethylphenylsiloxan.According to the invention is the silicone oil for the use added a stabilizer in a thermostat. This serves to reduce age-related or temperature-related changes in silicone oil and especially to improve the thermal stability. According to these criteria, a stabilizer is selected. By such an additive or such a stabilizer can negative consequences as described above. That with The stabilizer added silicone oil has long-term stable, consistent Properties on. In particular, change his thermal expansion or its thermal expansion behavior Not. A possible silicone oil is, for example, polydimethylphenylsiloxane.
Ein Stabilisator kann beispielsweise danach ausgesucht werden, dass er im Silikonöl potentielle Reaktionspartner oder Reaktionsprodukte bindet, so dass diese die Eigenschaften des Silikonöls nicht verschlechtern. Ebenso kann er freie Radikale binden. Auch diese könnten ansonsten mit dem Silikonöl selber reagieren bzw. dieses verändern und insbesondere seine Eigenschaften verschlechtern. Vor allem kann ein Stabilisator beispielsweise im Silikonöl gelöste Sauerstoffpartikel binden.One Stabilizer can be selected, for example, that he in silicone oil binds potential reactants or reaction products, so that these do not worsen the properties of silicone oil. As well he can bind free radicals. These could otherwise be with the silicone oil itself react or change this and especially worsen its properties. Especially can a stabilizer, for example, bind dissolved oxygen particles in the silicone oil.
Der Anteil des Stabilisators am Silikonöl hängt zum einen natürlich von der Art des Stabilisators ab, unter Umständen auch von dem Einsatzzweck des Silikonöls bzw. des Thermostaten. Des weiteren sollten bei der gesamten Mischung die Eigenschaften des Silikonöls bestimmend bleiben. So kann beispielsweise der Anteil des Stabilisators maximal 5% betragen, vorteilhaft sogar noch darunter liegen, beispielsweise bis zu 3%.Of the Part of the stabilizer on the silicone oil depends, of course, of the nature of the stabilizer from, under certain circumstances, the purpose of silicone oil or the thermostat. Furthermore, the whole mix should be the properties of silicone oil remain decisive. For example, the proportion of the stabilizer maximum 5%, advantageously even lower, for example up to 3%.
Als Stabilisator kann vorteilhaft ein Oxidationsmittel verwendet werden. Dieses kann ein Metalloxid sein. Als Metalloxid bietet sich bevorzugt Titandioxid an, wobei insbesondere pyrogenes Titandioxid verwendet werden kann. Dieses kann durch Flammenhydrolyse von Titantetrachlorid hergestellt werden.When Stabilizer may advantageously be used an oxidizing agent. This can be a metal oxide. As the metal oxide is preferable Titanium dioxide, in particular using pyrogenic titanium dioxide can be. This can be done by flame hydrolysis of titanium tetrachloride getting produced.
Ein Metalloxid bzw. das vorgenannte Titandioxid kann selber wiederum dotiert sein zur Verbesserung seiner Eigenschaften. Eine Möglichkeit ist eine Dotierung mit Eisenoxid, beispielsweise bis zu einem Prozentanteil von 5%. Hierzu kann dem vorgenannten Material FeCl3 zugegeben werden, so dass man beispielsweise ein mit 2% Fe2O3 dotiertes Titandioxid erhält. Bei diesem Titandioxid liegen die Primärteilchen nicht in isolierter Form vor, sondern als Aggregate bzw. Agglomerate. Es sind außergewöhnlich kleine Primärteilchen vorhanden, welche eine relativ große spezifische Oberfläche von etwa 50m2/g bedingen.A metal oxide or the aforementioned Titandi In turn, oxide itself can be doped to improve its properties. One possibility is a doping with iron oxide, for example up to a percentage of 5%. For this purpose, FeCl 3 can be added to the abovementioned material, so that, for example, a titanium dioxide doped with 2% Fe 2 O 3 is obtained. In this titanium dioxide, the primary particles are not in isolated form, but as aggregates or agglomerates. There are exceptionally small primary particles, which require a relatively large specific surface area of about 50m 2 / g.
Die Zugabe des Titandioxids, ob dotiert oder undotiert, bewirkt durch die oxidierenden Eigenschaften der Metallionen eine Wärmestabilisierung beim Silikonöl. Es können Elektronen aufgenommen werden und dabei freie Radikale unschädlich gemacht werden, die bei der thermischen Belastung des Silikonöls entstehen. Unkontrollierte Reaktionen bzw. Polymerisationen sowie Oxidationsreaktionen werden stark eingeschränkt.The Addition of titanium dioxide, whether doped or undoped, effected by the oxidizing properties of the metal ions heat stabilization with silicone oil. It can Electrons are absorbed and thereby free radicals are neutralized, which arise during the thermal loading of the silicone oil. uncontrolled Reactions or polymerizations and oxidation reactions are highly limited.
Um das Arbeitsfluid für einen Einsatz in einem Thermostaten, der eine gute und gleichbleibende Langzeitfunktion bietet, vorzubereiten, kann es durch Erwärmen vorgealtert werden. Dies weist den Vorteil auf, dass zum einen oftmals gerade zu Beginn der Alterung die Veränderungen in Relation zur verstrichenen Zeit relativ starke Auswirkungen zeigen. Insofern ist es bei einem solchen Voralterungsprozess von Vorteil, diesen vor dem Einsatz in dem Thermostaten durchzuführen. Des weiteren kann beispielsweise eine Erwärmung mit einer Temperatur durchgeführt werden, welche deutlich, vorteilhaft sogar sehr deutlich, über der abseh baren Einsatztemperatur liegt. Es sollte jedoch vermieden werden, dass das Arbeitsfluid durch eine zu hoch gewählte Temperatur zu stark verändert wird oder sozusagen funktional zerstört wird. So kann eine Voralterungstemperatur unter Umständen sogar das Doppelte der maximalen Einsatztemperatur erreichen, vorteilhaft zwischen 20% und 50% darüber liegen.Around the working fluid for an insert in a thermostat, which is a good and consistent Long-term function provides to prepare, it can be pre-aged by heating become. This has the advantage that on the one hand often straight at the beginning of aging the changes show relatively strong effects in relation to the time elapsed. insofar is it in such a Voralterungsprozess advantage, this before use in the thermostat. Furthermore, for example a warming performed with a temperature which are clearly, favorably even very clearly, over the foreseeable working temperature is. However, it should be avoided that the working fluid is changed too much by too high a selected temperature or functionally destroyed, so to speak becomes. So a Voralterungstemperatur may even reach twice the maximum operating temperature, advantageously between 20% and 50% over it lie.
Neben dem vorgenannten Silikonöl, welches für eine Voralterung besonders gut geeignet ist, können auch andere bislang eingesetzte Arbeitsfluide vorgealtert werden. Zum Teil ist auch hier die Zugabe von Stabilisatoren von Vorteil, beispielsweise auch der vorgenannten Stabilisatoren.Next the aforementioned silicone oil, which for Pre-aging is particularly well suited, other previously used Pre-aged working fluids. In part, here is the addition of Stabilizers advantageous, for example, the aforementioned Stabilizers.
Ein Ausführungsbeispiel umfasst ein Silikonöl, nämlich Polydimethylphenylsiloxan, dem 2% pyrogenes Titandioxid zugesetzt werden. Das pyrogene Titandioxid ist mit 2% Eisendioxid dotiert. Ein solches Arbeitsfluid wird in einem Behälter für mehrere Stunden, beispielsweise 6 bis 10 Stunden, bei einer Temperatur von 370°C vorgealtert. Dadurch stellt sich eine gewisse Veränderung der Eigenschaften, insbesondere des Wärmeausdehnungsverhaltens, ein, die nach dieser Zeit nur noch sehr gering ist bzw. kaum noch wahrnehmbar ist. Danach ändert sich das Wärmeausdehnungsverhalten im Einsatz bzw. in dem Thermostat bei dessen Einsatz kaum noch.One embodiment includes a silicone oil, namely Polydimethylphenylsiloxane, added to the 2% pyrogenic titanium dioxide become. The pyrogenic titanium dioxide is doped with 2% iron dioxide. Such working fluid is stored in a container for several hours, for example 6 to 10 hours, pre-aged at a temperature of 370 ° C. This provides a certain change the properties, in particular the thermal expansion behavior, which after this time is only very low or barely perceptible is. After that changes the thermal expansion behavior in use or in the thermostat at its use barely.
Das so behandelte Arbeitsfluid wird in einen Thermostaten eingefüllt und dieser abgeglichen vor dem Einbau. Der Thermostat kann beispielsweise in einem Backofen eingebaut werden, um dort eine Art Temperaturmessung und -regelung zu bewirken.The thus treated working fluid is filled in a thermostat and this adjusted before installation. The thermostat can, for example be installed in an oven, to there a kind of temperature measurement and regulation.
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