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Die
Erfindung betrifft einen Stellantrieb mit einem mittels eines elektrischen
Widerstandes beheizbaren thermostatischen Arbeitselement, das in einem
Gerätegehäuse angeordnet
ist, das ein deckelförmiges
Gehäuseoberteil
und ein Gehäuseunterteil
besitzt, das eine im wesentlichen zylindrische Führung für ein von dem Arbeitselement
antreibbares Übertragungselement
aufweist.
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Bei
derartigen Stellantrieben, wie sie beispielsweise aus der
DE 197 05 721 A1 bekannt
sind, besitzt das thermostatische Arbeitselement ein im wesentlichen
zylindrisches Gehäuse.
Alle übrigen Bauteile,
insbesondere das Übertragungselement und
das Gerätegehäuse sind
diesem Arbeitselement angepasst, d. h. sie besitzen eine ebenfalls
im wesentlichen zylindrische Gestalt. Wenn Zusatzbauteile, wie beispielsweise
ein elektrischer Schalter o. dgl., in dem Gerätegehäuse mit untergebracht sind, so
wird das Gerätegehäuse in axialer
Richtung vergrößert.
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Der
Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, einen Stellantrieb der eingangs
genannten Art zu schaffen, der eine möglichst kompakte Gestalt aufweiset
und dennoch das Unterbringen von Zusatzbauteilen gestattet.
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Diese
Aufgabe wird dadurch gelöst,
dass das Gehäuse
eine im wesentlichen quaderförmige
Gestalt aufweist und auf gegenüberliegenden
Seiten neben der Führung
jeweils eine Aufweitung besitzt, in welcher Zusatzbauteile unterbringbar
sind.
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In
Ausgestaltung der Erfindung wird vorgesehen, dass das Gerätegehäuse im Bereich
einer Aufweitung ein Fenster aus durchsichtigem Material besitzt,
hinter welchem eine Lichtquelle angeordnet ist, die an eine Stromversorgung
für den
elektrischen Widerstand angeschlossen ist. Das Fenster befindet sich
an einer gut sichtbaren Stelle. Die Lichtquelle wird dann eingeschaltet,
wenn der elektrische Heizwiderstand bestromt ist, so dass sofort
der Arbeitszustand des Stellantriebs erkennbar ist.
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In
weiterer Ausgestaltung der Erfindung wird vorgesehen, dass das Gerätegehäuse im Bereich
einer Aufweitung mit einem durchsichtigen Fenster versehen ist,
hinter welchem ein Ansatz des Übertragungselementes
vorbeiläuft,
der in einer der Positionen des Übertragungselementes
sich hinter dem Fenster befindet und in der anderen Position des Übertragungselementes
zu dem Fenster versetzt ist. Die Funktion des Stellantriebs lässt sich
somit zusätzlich
an der Position des Übertragungselementes feststellen,
die durch das Fenster hindurch erkennbar ist.
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Vorteilhaft
wird vorgesehen, dass das Fenster, hinter welchem die Lichtquelle
angeordnet ist, und dass Fenster, hinter welchem der Ansatz des Übertragungselementes
vorbeiläuft,
auf der gleichen Seite des Gerätegehäuses und
vorzugsweise in einer rinnenförmigen
Vertiefung angeordnet sind. Damit wird sichergestellt, dass beide
Funktionsanzeigen gleichzeitig und von der gleichen Stelle aus sichtbar
sind.
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In
weiterer Ausgestaltung der Erfindung wird vorgesehen, dass zur Stromversorgung
der Lichtquelle und des elektrischen Widerstandes elektrische Leiter
in das Gehäuseunterteil
eingeformt sind. Damit ergibt sich insbesondere auch zu dem elektrischen Widerstand
eine Stromzuleitung, die nicht durch Aussparungen von beweglichen
Bauteilen hindurchgeführt
werden muss, so dass die Gefahr eines Beschädigens während des Betriebes verringert
ist.
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In
vorteilhafter Ausgestaltung der Erfindung wird vorgesehen, dass
das Gehäuseunterteil
eine die Führung
mit Abstand schalenförmig
umgebende Wand aufweist, die einen umlaufenden Rand bildet, an den
ein umlaufender Rand des Gehäuseoberteils anschließt. Dadurch
lässt sich
eine klar aufgeteilte, funktionelle Konstruktion verwirklichen.
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In
Ausgestaltung der Erfindung wird vorgesehen, dass ein elektrisches
Versorgungskabel im Bereich einer Aufweitung die Wand des Gehäuseunterteils
durchdringt und im Bereich dieser Aufweitung mit den in das Gehäuseunterteil
eingeformten, elektrischen Leitern verbunden ist.
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In
weiterer Ausgestaltung der Erfindung wird vorgesehen, dass das Gerätegehäuse zwischen
den Rändern
des Gehäuseoberteils
und des Gehäuseunterteils,
zwischen der Führung
und dem Übertragungselement
und zwischen der schalenförmigen Wand
und dem Versorgungskabel gegen ein Eindringen von Flüssigkeit
abgedichtet ist. Aufgrund dieser Gestaltung ist es zulässig, das
Stellglied auch "hängend" anzuordnen, d. h.
unterhalb eines von dem Stellglied zu betätigenden Ventils, da auch eventuell aus
dem Ventil austretende Flüssigkeit
nicht in das Gerätegehäuse eindringen
kann.
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In
weiterer Ausgestaltung der Erfindung wird vorgesehen, dass der Stellantrieb
unter weitgehender Verwendung der identischen Bauteile so ausgebildet
werden kann, dass entweder bei Einschalten der Bestromung eine Stellbewegung
zu dem zu verstellenden Teil hin oder eine Stellbewegung von dem zu
verstellenden Teil hinweg ausgeführt
wird.
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Um
ein Stellantrieb zu schaffen, der bei Einschalten der Bestromung
eine Stellbewegung von dem zu verstellenden Element hinweg ausführt, wird vorgesehen,
dass das Übertragungselement,
das aus zwei Teilen zusammengefügt
ist, die das Abstützelement
und das Arbeitselement zwischen sich aufnehmen, mittels einer Rückstellfeder,
die zwischen dem Gehäuseoberteil
und dem Übertragungselement
angeordnet ist, in Richtung zu dem zu verstellenden Element belastet
ist.
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Wenn
gemäß einer
Abwandlung vorgesehen wird, dass das Abstützelement und das thermostatische
Arbeitselement zwischen dem aus zwei Teilen zusammengefügten Übertragungselement
und dem Gehäuseoberteil
angeordnet sind und eine Rückstellfeder
zwischen dem Übertragungselement
und dem Gehäuse
vorgesehen ist, so ergibt sich ein Stellantrieb mit im wesentlichen
den gleichen Bauteilen, der bei Bestromung eine Stellbewegung zu
dem zu verstellenden Teil hin ausführt.
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Weitere
Merkmale und Vorteile der Erfindung ergeben sich aus der nachfolgenden
Beschreibung der in den Zeichnungen dargestellten Ausführungsformen
und den Unteransprüchen.
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1 zeigt
einen Axialschnitt durch einen erfindungsgemäßen Stellantrieb, dessen Betätigungselement
bei Einschalten der Bestromung eine Stellbewegung von einem zu betätigenden
Element hinweg ausführt,
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2 eine
Explosionsdarstellung des Stellantriebs nach 1,
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3 einen
axialen Schnitt durch einen im wesentlichen aus den gleichen Bauelementen
ausgeführten
Stellantrieb, der bei Einschalten der Bestromung eine Stellbewegung
zu einem zu verstellenden Element hin ausführt und
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4 eine
Explosionsdarstellung des Stellantriebs nach 3.
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Der
in 1 und 2 dargestellte Stellantrieb
enthält
ein thermostatisches Arbeitselement 10, das ein metallisches
Gehäuse 11 aufweist,
in welchem ein sein Volumen temperaturabhängig ändernder Dehnstoff angeordnet
ist, insbesondere eine Wachsmischung. Wenn dieser Dehnstoff temperaturabhängig sein
Volumen ausdehnt, so treibt er einen Arbeitskolben 12 aus
dem Gehäuse 11 heraus,
dessen Bewegung als Stellbewegung ausgenutzt wird. An dem Boden
des Gehäuses 11 des
thermostatischen Arbeitselementes 10 ist ein elektrischer
Heizwiderstand 13 angeordnet, vorzugsweise ein plattenförmiges Heizleiterbauteil,
das angeklebt ist. Wenn dieser elektrische Widerstand bestromt wird,
so heizt er das thermostatische Arbeitselement 10 auf,
so dass der Kolben 12 aus dem Gehäuse 11 ausgefahren
wird.
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Das
thermostatische Arbeitselement 10 ist in einem Gerätegehäuse untergebracht,
das aus einem Gehäuseunterteil 14 und
einem Gehäuseoberteil 15 gebildet
ist. Das Gehäuseunterteil 14 besitzt
im Innern des Gerätegehäuses eine
zylindrische Führung 16,
an die nach außen
ein geschlitzter Kragen 17 anschließt, der mit Rastvorsprüngen zur
Aufnahme eines Ringbundes einer Überwurfmutter 18 versehen ist.
Der Kragen 17 ist auf einen Stutzen eines Ventils 19 aufsetzbar.
Der Stutzen ist mit einem Außengewinde
versehen, auf das die Überwurfmutter 18 aufgeschraubt
wird.
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Aus
dem Stutzen des Ventils 19 ragt ein Ventilstößel 20 heraus,
dem ein Übertragungsglied
zugeordnet ist, das mit einem kolbenartigen Ansatz 24 in der
Führung 16 geführt ist.
Das Übertragungsglied besteht
aus einem den kolbenförmigen
Ansatz 24 aufweisenden Teil 21 und einem mit diesem
verrasteten Teil 22. Der kolbenartige Ansatz 24 ist
mit einer Ringnut versehen, in welche ein Dichtungsring 23 eingesetzt
ist. Das Gehäuseunterteil 14 ist
somit gegenüber
dem Ventil flüssigkeitsdicht
abgedichtet.
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Das
Gehäuseunterteil 14 ist
anschließend
an die Führung 16 mit
weiter nach innen ragenden Stegen 25 verlängert. Bei
dem Ausführungsbeispiel
sind drei im gleichmäßigem Abstand
angeordnete Stege 25 vorgesehen. Auf den Stirnenden der
Stege 25 stützen
sich nach außen
abgewinkelte Enden von ebenfalls drei Stegen 26 eines Abstützelementes 27 ab.
Die drei Stege 27, die durch einen Boden verbunden sind,
bilden eine Aufnahme für
das thermostatische Arbeitselement 10 und den elektrischen
Widerstand 13.
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Der
Kolben 12 des thermostatischen Arbeitselementes 10 ist
dem Teil 22 des Übertragungselementes
zugewandt, der einen Boden aufweist, von welchem drei Stege 28 abragen,
die mit Rastnasen 29 verrastet sind, die sich an Stegen 30 befinden,
die von dem kolbenartigen Teil 24 des Teils 21 des Übertragungselementes
in axialer Richtung abragen.
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Das
zum Innern des Gerätegehäuses gerichtete
Ende des kolbenartigen Ansatzes 24 des Teils 21 ist
auf der Außenseite
mit einem Ringbund 32 versehen, auf welchem eine vorgespannte
Rückstellfeder 33 abgestützt ist,
deren anderes Ende an der Innenseite des deckelartigen Gehäuseoberteils 15 anliegt.
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Das
Gehäuseunterteil 14 ist
mit einer die Führung 16 mit
Abstand umgebenden schalenförmigen
Wand 34 versehen, die etwa in Höhe des inneren Endes der Führung 16 mit
einem umlaufenden Rand endet. An diesem Rand ist das deckelartige
Gehäuseoberteil 15 mittels
ebenfalls eines umlaufenden Randes befestigt. Die Ränder der
Wand 34 des Gehäuseunterteils 14 und
des Oberteils 15 sind mittels einer Rastverbindung verbunden.
Der Rand der Wand 34 ist mit einer umlaufenden Nut versehen,
in die ein Dichtungsring 35 eingelegt ist, der den Innenraum
des Gerätegehäuses nach
außen
abdichtet.
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Wie
insbesondere aus 2 zu ersehen ist, hat der umlaufende
Rand der schalenförmigen
Wand 34 des Gehäuseunterteils
in der Draufsicht eine annähernd
rechteckige Kontur. Das deckelartige Gehäuseoberteil 15 hat
eine entsprechende Gestalt, so dass das Gerätegehäuse eine in etwa quaderförmige Gestalt
aufweist. Dadurch werden auf zwei gegenüberliegenden Seiten Aufweitungen
gegenüber
dem mittleren Bereich geschaffen, in welchem sich die Führung 16 das Übertragungselement 21, 22 und
die Rückstellfeder 33 befinden.
Diese Aufweitungen werden dazu ausgenutzt, um Zusatzbauteile unterzubringen.
Bei dem Ausführungsbeispiel
ist in der in 1 rechten Aufweitung ein Schalter 36 angeordnet,
der in eine Aufnahme 37 des Gehäuseunterteils 14 und
in einer Aufnahme 38 des Gehäuseoberteils 15 eingesteckt
ist. In 1 und 2 sind zwei
Kontaktfahnen 39, 40 dieses Schalters 36 zu
sehen. Auf der nicht sichtbaren Rückseite befindet sich ein Schaltelement.
Diesem Schaltelement ist ein nockenartiger Betätigungsansatz 41 zugeordnet,
der an dem Teil 21 des Übertragungselementes
angebracht ist. Der nockenartige Ansatz 41 ist an den umlaufenden
Ringbund 32 des Teils 21 angeformt, so dass er die
Rückstellfeder 33 umgreift.
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Im
Bereich der gegenüberliegenden
Aufweitung ist die Seitenwand des deckelartigen Oberteils 15 mit
einer rillenartigen Vertiefung 43 versehen, die sich bis
in den Bereich der Oberseite zieht. Im Bereich der Seitenwand sind
zwei übereinander
angeordnete Fenster 44, 45 vorgesehen, die mittels
eines gemeinsamen Fenstereinsatzes 46 aus durchsichtigem
Material verschlossen sind. Innen hinter dem Fenster 44 befindet
sich ein balkenartiger Ansatz 47, der über Arme an den Ringbund 32 des
Teils 21 des Übertragungselementes
angeformt ist. Die Arme umgreifen die Rückstellfeder 33 auf
der Außenseite.
In der dargestellten, stromlosen Stellung ist der Balken 47 versetzt
zu dem Fenster 44, so dass er nicht sichtbar ist. In der
bestromten Stellung, die später
noch beschrieben werden wird, befindet sich der balkenförmige Ansatz 47 im
Bereich des Fensters 44 und ist mithin sichtbar. Um eine
gute Sichtbarkeit zu erhalten, ist bei dem Ausführungsbeispiel nach 1 und 2 das
Teil 21 des Übertragungselementes
aus einem farbigen Kunststoff hergestellt, insbesondere aus einem
rot eingefärbten
Kunststoff.
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Hinter
dem zweiten Fenster 45 befindet sich eine Lichtquelle 48,
insbesondere eine Leuchtdiode, die auf einer Platine 49 angeordnet
ist. Die Platine ist mit Kontakten 54 versehen, mit welchen
sie in Anschlüsse 50 des
Gehäuseunterteils 14 eingesetzt
ist. Die Kontakte 54 der Platine 49 der Leuchtdiode 48 liegen
in der Stromversorgung zu dem Heizwiderstand 13, so dass
sie mit Strom versorgt werden, wenn der Heizwiderstand 13 bestromt
wird. An der Leuchtdiode 48 ist somit zu erkennen, ob eine
Bestromung des Widerstandes erfolgt oder nicht.
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Die
Stromversorgung erfolgt über
ein Versorgungskabel 51, das durch die schalenförmige Wand 34 hindurchgeführt ist.
Die Wand 34 ist gegenüber dem
Versorgungskabel 51 abgedichtet. Das kann insbesondere
dadurch bewirkt werden, dass das Versorgungskabel 51 in
die Spritzgießform
eingelegt wird, in welcher das Unterteil 14 gespritzt wird.
In das Unterteil sind in nicht näher
dargestellter Weise elektrische Leiter eingeformt, die zu den als
Halter dienenden Anschlüssen 50 führen. Des
weiteren verlaufen die elektrischen Leiter durch zwei der Stege 25 des
Gehäuseunterteils 14 und
ragen mit ihren Enden 52, 53 aus den Stirnenden
dieser Stege 25 heraus. An diese schließen Kontaktelemente 57, 58 (2) an,
die auf diese Enden 52, 53 aufgesteckt werden. Das
Kontaktelement 57 verläuft
zunächst
auf der Außenseite
des Abstützelementes 27 und
dann nach innen zu dem elektrischen Widerstand 13. Das
Kontaktelement 58 verläuft
entlang der Oberseite des Abstützelementes 27 zu
dem Gehäuse 11 des
thermostatischen Arbeitselementes 10. Die Leitungen des Versorgungskabels 51 werden
in nicht näher
dargestellter Weise, bevorzugt mit Krimpanschlüssen, mit den innerhalb gestellter
Weise, bevorzugt mit Krimpanschlüssen,
mit den innerhalb des Unterteils verlegten elektrischen Leitern
verbunden. Wenn der Schalter 36 benötigt wird, so wird ein mehradriges Versorgungskabel
vorgesehen, von welchem dann Leitungen zu den Kontakten 39, 40 des
Schalters 60 geführt
sind.
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Wenn
bei der Ausführungsform
nach 1 und 2 über das Versorgungskabel 51 Strom
dem elektrischen Widerstand 13 zugeführt wird, so wird das thermostatische
Arbeitselement 10 beheizt. In diesem Zustand ist auch die
Lichtquelle 48 mit Strom versorgt, so dass dieser Zustand
durch das Fenster 45 hindurch erkannt werden kann. Wenn
das thermostatische Arbeitselement 10 so weit aufgeheizt
ist, dass sich der Dehnstoff ausdehnt und der Kolben 12 aus
dem Gehäuse 11 ausfährt, so
wird das Teil 22 des Übertragungselementes
mitgenommen, das seinerseits das Teil 21 mitnimmt und eine
Nachfolgebewegung des Ventilstößels 20 erlaubt.
Der in nicht näher
dargestellter Weise mit einer Ventilfeder belastete Ventilstößel 20 kann
dann dem Übertragungselement 21, 22 folgen
und das Ventil öffnen.
Der balkenförmig
Ansatz 47 bewegt sich in den Bereich des Fensters 44,
so dass dann die Öffnungsposition
des Übertragungselementes
erkannt werden kann. Wenn die Stromversorgung unterbrochen wird,
so ist das sofort an der Lichtquelle 48 durch das Fenster 45 beobachtbar.
Wenn der Dehnstoff abkühlt,
drückt
die Rückstellfeder 33 mittels
des Übertragungselementes 21, 22 den
Kolben 12 des Arbeitselementes 10 in dessen Gehäuse 11 zurück und auch
den Ventilstößel 20 in
das Ventil. Wenn der Ansatz 47 dann nicht durch das Fenster 44 zu
sehen ist, so ist das Ventil geschlossen.
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Der
in 3 und 4 dargestellte Stellantrieb
unterscheidet sich von der Ausführungsform nach 1 und 2 vor
allem durch die Funktion, nämlich
dadurch, dass bei Einschalten der Bestromung das Übertragungselement
eine Bewegung hin zu dem zu betätigenden
Element ausführt,
d. h. zu dem Ventilstößel 20.
Um diese anderer Funktion zu erhalten, können bis auf drei Ausnahmen
die bereits anhand von 1 und 2 dargestellten
und beschriebenen Bauelemente verwendet werden, die mit den gleichen
Bezugszeichen versehen sind. Die Beschreibung der gleichen Bauelemente
wird auch bezüglich
ihrer Funktion nicht wiederholt. Es wird auf die Beschreibung zu 1 und 2 verwiesen. Das Übertragungselement
besteht aus dem Teil 21 und einem von 1 abweichenden
Teil 22a. Das Teil 22a ist so ausgebildet, dass
es das thermostatische Arbeitselement 10 und das zugehörige Abstützelement 27 aufnehmen
kann, nachdem diese um 180° gedreht
worden sind. Das thermostatische Arbeitselement 10 ist
so angeordnet, dass es mit seinem Kolben zu dem Ventilstößel 20 gerichtet
ist. Der Boden des Abstützelementes 27 ist
gegen die Innenseite des deckelartigen Gehäuseoberteils 15 abgestützt. Die
nach außen
abgewinkelten Teile der Stege 26 sind auf den Stirnflächen der
Stege 25 des Gehäuseunterteils 14 abgestützt. Das
Teil 22a besitzt in seinem mittleren Bereich eine taschenartige
Vertiefung, die mittels axialer Stege einen Boden 60 hält, gegen
welchen der Kolben des thermostatischen Arbeitselementes 10 gerichtet
ist. Die Stege 30 des Teils 21 sind in Aussparungen 61 von
Stegen 62 des Teils 22a eingerastet. Die Aussparungen 61 erstrecken
sich in axialer Richtung, so dass in axialer Richtung eine Relativbewegung
zwischen den Teilen 21 und 22a möglich ist.
Zwischen dem Ringbund 32 des Teils 21 und einem
Ringbund 63 des Teils 22a ist eine Übertragungsfeder 64 angeordnet,
die vorgespannt ist. Zwischen dem Ringbund 32 und dem Gehäuseunterteil 14 ist
eine Rückstellfeder 65 angeordnet. Auf
diese Weise wird einer Übertemperatur
Rechnung getragen, nachdem das Teil 21 bereits seine Endposition
erreicht hat. Das Teil 22a wird dann relativ zu dem Teil 21 weiterbewegt.
Die Übertragungsfeder
ist auf eine höhere
Kraft vorgespannt, als es die Rückstellfeder
ist.
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Wenn
bei der Ausführungsform
nach 3 und 4 eine Stromzufuhr erfolgt,
so heizt der elektrische Widerstand 13 das thermostatische
Arbeitselement 10 auf. Die Lichtquelle 48 leuchtet
auf, die über
das Fens ter 45 zu sehen ist. Wenn der Dehnstoff sich ausdehnt
und der Kolben ausgefahren wird, so bewegt er das Übertragungselement 21, 22a in Richtung
zu dem Ventilstößel und
drückt
den Ventilstößel gegen
die Wirkung einer nicht dargestellten Feder zum Öffnen des Ventils in das Ventil 19 hinein. Der
zunächst
durch das Fenster 44 hindurch sichtbare balkenförmige Ansatz 47 wird
dann aus dem Bereich des Fensters 44 herausbewegt.