CN87107395A - 热响应致动器 - Google Patents

Abstract

一种热响应致动器包括一个置于温度发生变化的环境中的圆筒：一个放在圆筒中的可滑动的活塞；一种封在圆筒中的热膨胀材料，它通过温度变化引起的热膨胀和收缩使活塞滑动；一个固定在活塞上与活塞一起滑动的伸长杆；以及在圆筒中相对滑动组件之间的弹簧装置，它抵消在滑动面产生的起动摩擦力。

Description

本发明涉及一种有快速热响应的致动器，它可用来开启屋顶通风用的天窗，有火情时关上安全门，开关致冷装置的管道中用的倾倒器，并涉及一种热响应的致动器，它对环境温度的变化有快速响应而自动运行，还涉及一种用热响应致动器自动开关屋顶天窗的装置。

在一个为在冬天增大加热效率而没有通气口的乙烯树脂房子或温室中，或在一个为防止噪声泄漏而没有窗子的工厂中，温度可以比预计的要高。因此这些建筑物总有一个窗子或门，用经常开关窗或门来进行通风，以防止出现高温。

另一方面，在有走廊的大建筑物（如旅馆）中，走廊总是有防火用的安全门，在有火情时走廊可以由安全门关闭。

在冷却装置中冷却温度的调节一般是通过适当地开和关一个放在管道中的倾倒器来实现的，致冷剂沿着这个管道被送入冷却室。

但是一般来说开关屋顶天窗是由操作者操作诸如电气装置或水力致动器这类的机构来进行的。为实现这些操作的自动化，除上述的开关天窗的装置外，还需要有热传感器和开关控制机构，这导致了装置的复杂化并增加了设备的费用。

安全门的开关装置的结构应该是能自动操作的，因为它是用在有火情这种紧急情况下的。但是当然也会产生类似于上面所说的那些问题。

致冷装置温度控制的大多数已经自动化了，这些也遇到类似于开关天窗或安全门的自动化中出现的同样问题。

为解决这些问题，本发明人注意到一些材料有大的热膨胀系数，例如氟利昂，并且在研究了假如使用这种材料作为开关装置的运动源，是否不用热传感器和开关控制机构也能实现开关装置的自动操作以后做出了本发明。

本发明是针对上面提到的问题作出的。本发明的第一个目的是提供一种对环境温度有极好的快速响应的热响应致动器。本发明的第二个目的是提供一种装置简便、价格低廉、精度高的自动开关门窗、安全门或倾倒器的装置。

一方面，本发明提供了一个热响应致动器。它包括一个放在发生温度变化的大气中的圆筒;放在该圆筒中可滑动的一个活塞;封装在该圆筒中的热膨胀材料，它通过温度变化产生的热膨胀和收缩使活塞滑动;一个固定于活塞上和活塞一起滑动的伸长杆;一个置于该圆筒中的相对滑动组件之间的弹簧装置，它用来抵消滑动面上产生的起动摩擦力。

另一方面，本发明提供了一种响应圆筒的环境温度而自动开关屋顶天窗的装置，它包括一个放在发生温度变化的大气中的圆筒;放在该圆筒中可滑动的一个活塞;封装在该圆筒中的热膨胀材料，它通过温度变化产生的热膨胀和收缩使活塞滑动;一个固定于活塞上和活塞一起滑动的伸长杆;一个由伸长杆的滑动操作而开关的屋顶天窗;和一个置于该圆筒中的相对滑动组件之间的弹簧装置，它用来抵消滑动面上产生的起动摩擦力。

用作致动器驱动源的热膨胀材料包括具有大的热膨胀系数的液体或气体。根据本致动器的使用情况可选用各种材料。若使用沸点在室温附近的氟利昂，例如R11（沸点23.77℃），R21（沸点8.92℃），R113（沸点47.57℃），R114（沸点3.55℃），并且这些氟利昂被封装在圆筒里，则它们在室温下热膨胀和收缩（液体变成气体，气体变成液体），推动活塞，延伸伸长杆，从而实现天窗和安全门的自动开关。

因为18立方厘米（18克）的水在100℃沸腾变成22.4升（22，400立方厘米）的蒸汽，所以水可以封装在圆筒中，用在开关安全门的装置中。

因为丁烷（C₄H₁₀）的沸点为-0.5℃，并且58克的液体丁烷汽化膨胀成22.4升，所以若将它充入一个圆筒中，可以用在开关倾倒器以使致冷装置中的致冷剂循环的装置中。因为氨在汽化温度-33℃类似地膨胀和收缩，它也可作相似的用途。

当然不涉及从液体变成气体和从气体变成液体的液体或气体只要有显著的膨胀和收缩也可以使用。氢可以作为气体封装使用。在这种情况下，吸氢合金钛-铁系统被放入圆筒中，这样可以使用被合金吸收或从合金中放出的氢气。

在第一类致动器中，活塞由于热膨胀和收缩而滑动，一个延伸组件例如弹性皱纹管放在圆筒中。热膨胀材料被封在延伸组件中，这样活塞由于延伸组件的延伸而滑动。在第二类致动器中，放在圆筒中的活塞受到压力的前后两面面积不同，这样活塞利用热膨胀材料的热膨胀和收缩造成的压力差而滑动。在第三类致动器中，活塞放在圆筒中以气密的形式滑动，圆筒中由活塞分开的两个室中的一个充以热膨胀材料，另一个与大气相通，这样活塞由于热膨胀材料的热膨胀和收缩而滑动。

根据本发明，一种热膨胀材料例如氟利昂封装在圆筒中，按照圆筒的环境温度热膨胀或收缩，从而使圆筒和活塞相对滑动以提升和降下伸长杆。虽然在活塞和圆筒，伸长杆和圆筒的相对滑动界面上，在活塞开始滑动前，与圆筒的环境温度升高的同时产生起动摩擦力，但是活塞仍可起动而不受起动摩擦力的影响。这是因为圆筒中的一个弹簧起着抵消起动摩擦力的作用，因此活塞根据圆筒的环境温度迅速而肯定地滑动。

图1是一个纵剖面图，显示本发明热响应致动器第1个实施例：

图2是一个放大的剖面图，显示图1的致动器的一部分;

图3是一个纵剖面图，显示致动器的运行;

图4是一个剖面图，显示圆筒和液态氟利昂容器的连接;

图5是一个透视图，显示第一个实施例的热响应致动器用于天窗开关机构的一个例子;

图6是一个纵剖面图，显示本发明热响应致动器第2个实施例;

图7是一个纵剖面图，显示本发明热响应致动器第3个实施例;

图8是一个纵剖面图，显示本发明热响应致动器第4个实施例;

图9是一个纵剖面图，显示本发明热响应致动器第5个实施例;

图9（a）是一个纵剖面图，显示热响应致动器的一个实质性部分，其中对第5个实施例的一部分作了改进;

图10是一个纵剖面图，显示本发明热响应致动器第6个实施例;

图11是一个纵剖面图，显示图10致动器的运行;

图12是一个纵剖面图，显示本发明热响应致动器第7个实施例;

图13是一个纵剖面图，显示图12致动器的运行;

图14是一个纵剖面图，显示本发明热响应致动器的第8个实施例;

图15是一个纵剖面图，显示本发明热响应致动器的第9个实施例;

图16是一个纵剖面图，显示本发明热响应致动器的第10个实施例。

在图1到4中，本发明热响应致动器的第一个实施例，包括一个置于某种环境中的圆筒2，该环境的温度变化不是由人为的加热或冷却装置引起的;一个置于圆筒2中的延伸弹性皱纹管4，氟利昂气体G充在该弹性皱纹管4中;一个插在圆筒2中的活塞6，它根据弹性皱纹管的延伸而上下滑动;一个固定在活塞6上的伸长杆8，它穿过圆筒2的上盖22向上伸出;以及分别置于圆筒上下两端的压缩弹簧10（10A，10B）。

所谓“某种环境，其温度的变化不是由人为的加热或冷却装置引起的”是指一个乙烯树脂房子或温室，其中温度差别是由于白天黑夜的温度变化造成的，以及建筑的走廊一类东西，其中温度变化是由于火情造成的。

圆筒2是用有极好导热性的材料作成，例如铁、铜、铝，并充有润滑油L。24A是一个密封组件，用以防止筒2中的润滑油漏出，24B也是一个密封组件，它把润滑油密封在圆筒2内，26是上盖22的一个紧定组件，拧在圆筒2上端的外周缘上。

放于圆筒2内的活塞6有适当数目的垂直方向的连通孔62。被活塞6分开的圆筒的上室Ra和下室Rb通过连通孔62互相连通，这样，活塞6可以在垂直方向沿圆筒2的内周缘壁顺利地滑动。在活塞6的上端面有一个止动组件64从那里向上突出。当止动组件64贴到上盖22的下表面时，活塞被停止在它的最高限定位置。

置于圆筒中的伸长杆8穿过上盖22在向上的方向延伸。伸长杆8的下端固定在活塞6上与活塞6成为一个整体。伸长杆8的下端82穿过活塞6，稍微突出到活塞6的下表面外。对着杆下端82的圆筒底板23上有一个圆柱形容器连接器30，它是提供氟利昂气体的气口。

杆的下端82通过圆柱弹性皱纹管4连到容器连接器30，作为热膨胀材料的氟利昂气体G通过容器连接器30输入到弹性皱纹管4中。弹性皱纹管4是气密的，这样其中的氟利昂G不会漏出。弹性皱纹管4有这样的结构，它可以从图1所示的收缩位置伸展到止动组件66贴到上盖22的延伸位置。弹性皱纹管4用类似氟橡胶这类材料做成，它不会被所容的氟利昂气体G腐蚀。

弹性皱纹管4浸在圆筒2装的润滑油L中。当弹性皱纹管4中的氟利昂气体的压强因热膨胀而增大时，提升活塞6的力就作用在活塞6的下表面上。由于氟利昂的热膨胀而增大的压力将有效地作用在活塞的下表面上，而弹性皱纹管4不会在横向膨胀，因为围绕弹性皱纹管外周缘的润滑油L是不可压缩的，并且圆筒是密封的。

伸长杆8在其下端82有一个针管84。针管84是一个中空的管，有一个斜切的尖端，还有一个在边上沿中空部分84A延伸的槽沟84B，如图2所示。针管84宽松地与容器连接器30的连通孔30A配合，当活塞在如图1所示的最下部位置时，针管84的尖端从容器连接器30中稍稍向下突出。容器连接器30的上端突出到圆筒中形成一个止动组件65。当活塞6贴到止动组件65上时，就决定了活塞6的最低位置。止动组件65沿周缘有许多径向延伸的孔65A，聚积在弹性皱纹管4下端的氟利昂液体可以通过孔65A回到容器32中。

压缩螺旋弹簧10（10A，10B）分别固定在圆筒2的上盖22和底板23上。压缩螺旋弹簧10的向上和向下偏置的弹力分别作用在处于最高和最低位置的活塞6上。压缩螺旋弹簧10A，10B的自由长度比在容器连接器30和活塞6上的止动组件65，64要长。调整弹簧10A，10B的偏置力使它们等于在所有相对滑动面之间的起动摩擦力的和，例如当活塞在最低（或最高）位置时伸长杆8和上盖22间的滑动面，活塞6和圆筒内周缘之间的滑动面以及当这个热响应致动器用于开关天窗时天窗的滑动部分。这样，活塞6开始移动时，其滑动就不受起动摩擦力的影响。压缩螺旋弹簧10（10A，10B）还起着吸收组件的作用，它吸收当活塞6停在最高（或最低）位置时产生的冲击，并与止动组件65一起防止不需要的强作用力作用在收缩的弹性皱纹管4上。

容器连接器30的下端向下突出到圆筒底板23之外。一个装有液体氟利昂的容器32（见图1，3和4）连在向下突出的部分31上，31有一个刻着外螺纹的部分33。一个连接器紧固螺母34拧在外螺纹部分33上。在容器连接器30的连通孔30A下端内周缘上有一个内螺纹部分35。在容器32上端有一个连接器塞孔突起部分36，它刻有与内螺纹部分35相配的螺纹。就是说在连接器塞孔突起36的外周缘上有外螺纹部分37。当连接器塞孔突起36连到突出部分31，圆筒2相对于容器32转动时，内、外螺纹部分35和37互相螺纹连接，这样连接器塞孔突起36就和突出部分31螺纹连接。连接器塞孔突起36的上端面36A比容器32的外壁要薄。当突出部分31与连接器塞孔突起36螺纹连接时或螺纹连接之后，通过压下伸长杆8，针管84将戳破连接器塞孔突起36的上端面36A。这样通过针管84的中空部分84A和槽沟84B，容器32的内部就和弹性皱纹管4的内部连通。一个氟橡胶衬垫38装在圆柱形向下突出部分31的内螺纹部分35的最里头。当圆筒2与容器32螺纹连接时，连接器塞孔突起36上端的外周缘边沿将紧附于衬垫38，使得容器32和容器连接器30的气体连通通道是气密的，以防止气体漏出。

39是一个环形加固框架组件，它在容器32的上端围着连接器塞孔突起36。当容器32与圆筒2相连时，加固框架组件39贴到紧固螺母34的下端面，可以用来确定连接器塞孔突起36进入突出部分31的适当螺纹位置。通过转动紧固螺母34，连接器塞孔突起36和突出部分31之间的螺纹连接部分可以固定得更牢固。

金属丝材料132，例如铁、铜这类具有极好热导率的材料这样放置，使它们的外表面与容器32的内表面相接触。这样容器32的内壁和容器32中氟利昂的接触面积可以保证很大。这就促进了容器32中的氟利昂和容器32周围的大气之间的热交换，以提供致动器的快速响应。

这样构成的致动器的第一个实施例的运行描述如下：

把作用在伸长杆8上的负载记作W，压缩螺旋弹簧10的偏置力记作F，容器32中的压强为P，活塞的有效作用面积为A，作用在活塞6和伸长杆8上的总起动摩擦力为f，向上作用于活塞6的合力可以表为PA+F，向下作用于活塞6的合力可表为W+f。当容器32的外表面的温度上升时，容器32和弹性皱纹管4中的氟利昂膨胀使压力增大，从而PA+F＞W+f，活塞6开始从最低位置向上滑动。因为压缩螺旋弹簧10A的偏置力F预设为等于起动摩擦力f，所以在预定压力为P且PA＞W时，活塞开始滑动而不受起动摩擦力f的阻尼。也就是说，当容器32的环境温度稍微超出预设的使致动器开始启动的温度T时，活塞6将滑动升高，向上达到最高位置挤压压缩螺旋弹簧10B。当容器32的环境温度略低于预设温度T时，容器32中的压强变得不比P高，活塞就降下，因为当活塞6降下时起动摩擦力f被压缩弹簧10B的偏置力F抵消，所以活塞6将在给定的预设温度T时平滑地降下。活塞6的下表面将压缩弹簧10A并贴在止动组件65上然后停止。

上述第一实施例有下述优点。

（1）因为活塞6不受起动摩擦力f的影响，可以保证大致上在预设温度精确地运行。

（2）因为在圆筒中封装有润滑油，并且弹性性皱纹管4放在润滑油中，所以由氟利昂的热膨胀或收缩形成的压强变化无损失地作用在活塞6上，从而温度的变化有效地转换成活塞6的滑动力。

（3）因为圆筒中充有润滑油而不是氟利昂气体G，所以密封组件24A的密封性质可以放松，只要保证液体密封就可以了。这就增大了密封组件24A的可滑动性，从而减小了起始摩擦力和滑动摩擦力，以保证在预设温度精确地运行。

（4）通过连接容器连接器30和容器32向弹性皱纹管4提供氟利昂。因为弹性皱纹管4与容器32在弹性皱纹管收缩时相连通，氟利昂可以很容易地充入弹性皱纹管而在热膨胀时不降低其密度。

（5）由于氟利昂气体充入弹性皱纹管4可以很容易地在现场进行，与氟利昂气体预先封装于圆筒中而盛氟利昂气体的容器与圆筒在现场相连那种类型比较，本发明可以安全地将致动器组件运到现场，而不用担心由于运输中的振动造成气体泄漏。

在本实施例中，封装在圆筒2中的是润滑油L，也可以封装水，空气和其它液体或气体。

压缩螺旋弹簧10（10A，10B）分别装在圆筒的底板23和上盖22上，但是弹簧10A，10B也可以分别装在活塞6的下表面和上表面。

装在容器32中的热膨胀材料并不限于氟利昂气体，也可以是水，丁烷，氨，吸氢合金和其它有大的热膨胀系数的液体或气体。

图5是一个自动开关天窗的装置的实施例，其中热响应致动器被用作驱动源来开关在乙烯树脂屋顶的天窗。

在乙烯树脂屋的顶部，框架管（横管202，204和纵管206）互相交叉构成框架，天窗支撑框架208用适当的方法，例如焊接，固定在交叉部分上。

两个横支臂212和四个纵支臂214固定在支撑框架208上。第一实施例中的热响应致动器用这些支臂212和214固定在支撑框架208上。也就是说，致动器这样来安放，使它通过支臂212和214悬在乙烯树脂屋的天花板上。恰好放进支撑框架208的天窗210用螺栓固定在伸长杆8的顶端，从而窗210可以和杆8一起垂直滑动。支撑框架208和与它相配的天窗210两者都是准确的圆形，这样即使伸长杆8在水平面转动，带动天窗210相对于支撑框架208转动，它们也能正常地适配。

216代表一个接头，它把致动器的圆筒2上端固定在横支臂212上，218也是一个接头，它把圆筒2的下端固定在纵支臂214上。为把致动器固定到支撑框架208上，圆筒首先通过支臂212和214固定。然后容器32被拧入圆筒2，使圆筒2和容器32成为一个整体。

在这样构成的天窗开关机构中，天窗210，伸长杆8和一个调节法码或类似东西的总重量作用在活塞6上。压缩螺旋弹簧10（10A，10B）的偏置力和容器32中氟利昂气体的种类都预先决定，这样在温度高于（低于）大约35℃时天窗210被打开（关闭）。

这样的天窗开关机构将使天窗210在乙烯树脂屋内温度达到36℃到37℃时开始打开，然后很快完全打开。当乙烯树脂屋内温度在33℃到34℃时，天窗开始从最高位置降下，然后很快到达完全关闭位置。也就是说，天窗开关能以小的误差（2℃）在35℃附近进行（37℃开，33℃关）。

在乙烯树脂屋中培育不同的植物有不同的最佳温度，例如在白天草梅是18～26℃，西红柿是20～26℃，瓜类是26～30℃。因此最好通过改变如氟利昂这类在容器32中的热膨胀材料的种类，改变连在伸长杆8上的加重组件的重量和改变压缩弹簧10A与10B的偏置力等，来调整活塞6的行程和往复起始温度，使得致动器对每一种植物都在最佳条件下工作。

图6是一个部分剖开的纵向视图，表示本发明热响应致动器的第二个实施例。

在图中，4A代表在圆筒2的上盖22和活塞6之间的弹性皱纹管。弹性皱纹管4A是气密的，其类型是，在与弹性皱纹管内部相连的上盖22和伸长杆8之间的相对滑动部分，与圆筒2中的润滑油L是隔离的。

因此不用担心润滑油从上盖22和伸长杆8之间的相对滑动部分漏出。伸长杆的轴承架使用了高度可滑动的组件24c来代替第一个实施例中使用的密封组件24A。在上盖22和伸长杆8之间的相对滑动部分的起动摩擦力和滑动摩擦力被减到非常小。由于其它结构与第一个实施例完全一样，相应的组件都用同样的数字表示，所以这里略去对它们的说明。

在伸长杆8和上盖22之间的滑动部分使用滚动轴承进一步降低起动摩擦力和滑动摩擦力。这可以保证致动器在预设温度以小的误差运行。

图7是本发明的第三个实施例。

在第一个及第二个实施例中，润滑油L是封在圆筒2中的。在第三个实施例中，圆筒2有一个空气出气口28。圆筒2的内部通过空气出气口28与大气相连通。活塞6A沿圆筒2的内表面滑动。圆筒2中的空气可以被活塞的滑动面推出或吸入。因为其它结构与第二个实施例完全一样，相应的组件都用同样的数字表示，所以这里略去对它们的说明。

这样构成的第三个实施例的特点是，与上述第一个、第二个实施例比较，致动器的结构非常简单。与第二个实施例一样，密封组件24C具有极好的可滑动性能，它置于伸长杆8和上盖22之间的滑动部分，使滑动面的摩擦力很小，与第二个实施例的说明一样，在伸长杆和上盖22之间的滑动部分使用滚动轴承减小了摩擦阻尼。

图8是本发明第四个实施例的细节。在第一个到第三个实施例中，弹性皱纹管4是圆柱形的，而弹性皱纹管4B在其上部是封闭的。弹性皱纹管4B的上端固定在活塞6的下表面。弹性皱纹管4B正常地与活塞6相接触。在弹性皱纹管4B的下端有一个直径减小了的突起部42，它是氟利昂的充入口。在圆筒2的底板23的中心钻有孔23A，弹性皱纹管4B的直径减小的突起部42固定在孔23A的内部。直径减小的突起部在其内周缘有内螺纹。在氟利昂从直径减小的突起部42充入弹性皱纹管4B后，可以用插头44密封弹性皱纹管4B。

虽然由于缺少空间，相应于上述实施例中的止动组件65的组件在这里不存在，但是这不造成麻烦，因为活塞6被压缩螺旋弹簧从下面支承着。

另一方面，相应于止动组件65的组件可以这样的方式提供，使它从活塞6的下表面突出或从圆筒2的内周缘突出。因为其它结构与第一个实施例完全一样，相应的组件用同样的数字表示，所以这里略去对它们的说明。

因为在这个实施例中。没有与第一个，第二个实施例中的容器32相应的组件，所以致动器变得更为紧凑。

图9是本发明的第五个实施例。

图中，圆筒2是气密的。液体氟利昂容器32连在一个下突起31上。氟利昂直接充入圆筒2。因此密封组件24A₁，24B₁要有足够的密封性以保持气密。活塞6上有连通孔62，被活塞6分开的上下室Ra和Rb通过连通孔62互相连通，这样活塞6可以顺利地上下滑动。活塞6下表面的受压面积比其上表面大，其面积差是伸长杆8的截面积。因此，当圆筒2中氟利昂气体的压强变化时，向上力和向下力就失去了平衡，从而活塞6就相对于圆筒2在上下的方向滑动。

压缩螺旋弹簧10A₁和10B₁分别装在活塞6的下表面和上表面。弹簧10A₁和10B₁正好抵消当活塞6分别在最下位置和最上位置的起动摩擦力。

因为其它结构与第一个实施例完全一样，相应的组件用同样的数字表示，所以这里略去对它们的说明。

这里将简要地说明第五个实施例的致动器的运行。作用在伸长杆8上的重量表示为W，压缩螺旋弹簧10A₁（10B₁）的偏置力表示为F，圆筒2中的压强表示为P，伸长杆8的截面积设为a，活塞6下表面和受压面积为A，上表面的受压面积就是A-a，作用在活塞6和伸长杆8上的总起动摩擦力为f，当活塞6开始从最下位置运动时，向上作用于活塞6的力之和为PA+F，而向下作用于活塞6的力的和是P（A-a）+W+f。当PA+F＞P（A-a）+W+f时，活塞6开始向上运动，因为压缩弹簧的偏置力F抵消起动摩擦力f，活塞6在给定压强P（＞W/a）时开始运动而不受起动摩擦力f的阻尼。

因而在这个实施例中，也可以大致在预设温度起动致动器。

因为在第五个实施例中活塞6是通过热膨胀和收缩直接滑动，而没有在圆筒2中使用如第一到第四个实施例中的弹性皱纹管4、4B这种延伸组件，所以致动器的结构被简化了。

尽管压缩弹簧10A₁和10B₁分别固定在活塞6的下表面和上表面，但是它们也可以如本发明第一个实施例那样装在底板23的上表面和上盖22的下表面。（见图1）

图9（a）是图9所示热响应致动器第五个实施例的部分改进。圆筒2在其上部有一个润滑油室27（上盖22的上部）。润滑油室27中的润滑油供给上盖22和伸长杆8之间的相对滑动部分。27A是润滑油的注入口。

为有效地操作致动器，充以氟利昂气体G的圆筒的气密条件必须保证。为此，有极好封闭性的密封组件24A₁被插入上盖22和伸长杆8的相对滑动部分。因而相对滑动部分的摩擦力变大。所以提供图9（a）所示的结构，使上盖22和伸长杆8之间的相对滑动部分能正常地充有润滑油，从而使伸长杆8可以顺利滑动，即使长期使用几年也不会缺润滑油。这样致动器可以在给定的预设温度长期使用，而不造成密封组件24A₁和伸长杆的磨损。

图10和图11是本发明的第六个实施例。

在图中，第六个实施例与图9的第五个实施例的第一个差别在于，在圆筒2A的下端形成容器32A，这样容器和圆筒形成一个整体。氟利昂液体从氟利昂液体注入口42注入，这个注入口从容器32A上突出来。然后氟利昂被插头43密封在圆筒2A中。第二个差别在于，压缩螺旋弹簧10B₂是固定在上盖22上的，而活塞6被一个压缩螺旋弹簧10A₂支承，10A₂的自由长度比10B₂长得多。

弹簧座44这样来做，使它从圆筒2A的活塞滑动面和容器32A之间的支管上突出来。压缩螺旋弹簧10A₂置于弹簧座44和活塞6的下表面之间。当活塞6处在如图11所示的最高停止位置时，压缩螺旋弹簧10A₂是处于自由长度，当活塞6处在如图所示的最低停止位置时，它被压缩而对活塞6提供一个向上的偏置力。装在圆筒上盖22下表面的压缩螺旋弹簧10B₂的长度比止动组件64要长。当活塞6处于图11所示的最高停止位置时，弹簧10B₂的偏置力使活塞向下。压缩螺旋弹簧10A₂和10B₂的向上向下偏置力用来抵消当活塞6开始运动时的起动摩擦力。因为压缩螺旋弹簧10A₂作用在活塞6上的向上偏置力在活塞6到达最高停止位置以前一直起作用，所以只要活塞6一开始运动，其向上滑动就可以很快地进行。

因为其它结构与第五个实施例完全相同，相应的组件用同样的数字表示，所以这里略去对它们的说明。

图12和13是本发明的第七个实施例。在第六个实施例中活塞6的向个偏置力由压缩螺旋弹簧10A₂提供，而这里一个被置于活塞6的上表面和圆筒2上盖的下表面之间的拉伸螺旋弹簧10C提供了活塞6的向上偏置力。当活塞6处在图12所示的最低停止位置，从活塞6伸出的止动组件66贴在底板23上时，拉伸螺旋弹簧10C处于拉伸的位置，起着抵消起动摩擦力的作用。当活塞6处于图13所示最高位置时，预设弹簧10c，使其处于自由长度的状态。

因为其它结构与图10和11所示的第六个实施例完全相同，相应的组件由相同的数字表示，所以这里将略去对它们的说明。

在第七个实施例中因为活塞6通常受到拉伸弹簧10c的向上偏置力，所以活塞可以很快地向上滑动。

图14是本发明的第八个实施例。图10和图11所示的装在圆筒上盖22的压缩螺旋弹簧10B₂和致动器结构中的止动组件64（本发明第六个实施例）在这个实施例中被略去。其它结构与图10和图11所示的第六个实施例完全相同。

当活塞6被升到与上盖22的距离为l₁时，压缩螺旋弹簧10A₂达到其自由长度（见图14）。当活塞6进一步上升贴到上盖22时，压缩螺旋弹簧10A₂被拉伸成起拉伸螺旋弹簧的作用，对活塞6施加一个向下的偏置力。因此这个向下偏置力抵消活塞6开始下降时的起动摩擦力。换句话说，压缩螺旋弹簧10A₂也起着图10和11中的压缩螺旋弹簧10B₂的作用。数字66表示从活塞下表面突出的止动组件。

图15是本发明的第九个实施例。它与图12和13中的第七个实施例的不同在于，压缩螺旋弹簧10B₂被略去，拉伸螺旋弹簧10C₁被置于活塞6的上表面和圆筒上盖22的下表面之间。其它结构都和图12和13所示的第七个实施例相同。

当活塞6上升到和上盖22之间的距离为l₂时，拉伸螺旋弹簧达到其自由长度（见图15）。当活塞6进一步上升，止动组件64贴到圆筒22的上盖时，拉伸螺旋弹簧10C₁被压缩成起着压缩螺旋弹簧的作用，它对活塞6施加向下的偏置力。弹簧10C₁施加的向下偏置力起着抵消活塞6下降时的起动摩擦力的作用。换句话说，拉伸螺旋弹簧10C₁也起着图12和13中压缩螺旋弹簧10B₂的作用。

图16是本发明的第十个实施例。

在图中，活塞6A能沿圆筒2的内表面滑动，并在那里有紧密接触。氟利昂封在圆筒中活塞6A之下的室Rb中。在圆筒2上部的侧壁上有出气口28，活塞6A上部的圆筒室Ra与大气相通，从而活塞6A可以被圆筒2中的氟利昂气的膨胀收缩推动以气密的状态在圆筒2中顺利滑动。压缩螺旋弹簧10A₃和10B₃分别固定在圆筒底板23的上表面和圆筒上盖22的下表面上，这样致动器能够由于弹簧10A₃和10B₃的作用不受起动摩擦力影响地运行。一个有与第二个、第三个实施例中同样的极好可滑动性的密封组件24C（见图6和7）放在伸长杆和圆筒上盖22间的滑动面上。

因为其它结构与上述的实施例完全一样，相应的组件用同样的数字表示，所以这里略去对它们的说明。

在第五个到第十个实施例中（图9到16），压力的变化直接作用于活塞6（6A）并使活塞6（6A）滑动。但是在活塞6（6A）和圆筒2之间的，在伸长杆8和上盖22之间的相对滑动面上的起动摩擦和滑动摩擦阻尼能通过加入润滑剂而减小，这样致动器的响应性能就比较高。虽然自动开关天窗的装置仅通过说明第一个实施例的热响应致动器应用的开关装置来示范，但是这10个实施例中的任何一个都可以提供具有极好响应的天窗自动开关装置。

Claims (9)

1、一种热响应致动器，其特征在于包括：

一个放在温度发生变化的环境中的圆筒；

一个放在圆筒中可滑动的活塞；

一种封装在圆筒中的热膨胀材料，它由于温度变化通过热膨胀或收缩使所述活塞滑动；

一个固定在活塞上与活塞一起滑动的伸长杆，以及

在圆筒中相对滑动组件之间的弹簧装置，它起着抵消在滑动面上产生的起动摩擦力的作用。

2、权利要求1中定义的热响应致动器，其中一个例如弹性皱纹管这样的延伸组件放在圆筒中，能在活塞的滑动方向伸长和收缩，所述热膨胀材料封在所述延伸组件中。

3、权利要求2中定义的热响应致动器，其中一种不可压缩流体封在圆筒中延伸组件的外部周围。

4、权利要求3中定义的热响应致动器，其中伸长杆和圆筒之间的相对滑动面被一个如弹性皱纹管这样第二个延伸组件包围，所述第二延伸组件放在圆筒和活塞之间，使所述相对滑动部分与圆筒中不可压缩流体隔离。

5、权利要求2中定义的热响应致动器，其中环绕圆筒中延伸组件的环境与大气是连通的。

6、权利要求1中定义的热响应致动器，其中所述活塞在其滑动方向的前后两面接受压强的面积不同，使得由于热膨胀材料的热膨胀和收缩产生的压力差推动活塞滑动。

7、权利要求1中定义的热响应致动器，其中所述活塞分隔开两个圆筒室，一个室充有热膨胀材料，另一个室与大气相通，使得所述活塞在圆筒中以气密状态滑动。

8、一种响应圆筒所在环境的温度自动开关天窗的装置，其特征在于包括：

一个放在温度发生变化的环境中的圆筒;

一个放在圆筒内的可滑动活塞;

一种封装在圆筒中的热膨胀材料，它通过由温度变化产生的热膨胀和收缩使所述活塞滑动;

一个固定在所述活塞上与活塞一起滑动的伸长杆;

一个根据伸长杆的滑动运行而开关的天窗;以及

放在圆筒中相对滑动组件之间的弹簧装置，它用来抵消滑动组件处产生的起动摩擦力。

9、权利要求8定义的装置，其中天窗与例如乙烯树脂屋这类建筑物上的天窗支撑框架适配，天窗和天窗支撑框架是精确圆形的。

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