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Technisches Gebiet
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Die Erfindung bezieht sich auf eine Betätigungseinheit mit wenigstens einem, um wenigstens eine erste Achse längenveränderlichen Aktor, der mittel- oder unmittelbar in Wirkverbindung zu einem Betätigungselement steht, das längs einer zweiten Achse bidirektional auslenkbar gelagert ist.
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Stand der Technik
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Betätigungseinheiten der vorstehenden Art sind zur Weg- und/oder Druckübertragung in Form von Hub- oder Krafteinleitungselementen für technisch vielfältige Anwendungszwecke bekannt. Repräsentativ sei in diesem Zusammenhang auf die
DE 39 16 539 C2 verwiesen, aus der eine Betätigungseinheit mit zwei Piezokeramik-Aktuatoren zu entnehmen ist, die längs einer gemeinsamen ersten Achse zueinander beabstandet angeordnet sind und bei entsprechender elektrischer Aktivierung jeweils eine aufeinander zu gerichtete Längenausdehnung erfahren. Jeder einzelne Aktuator betätigt einen Zylinderkolben, der in Eingriff mit einem Druckübertragungsmedium kommt, das längs der ersten Achse symmetrisch zwischen beiden Aktuator-Zylinderkolben-Paare angeordnet ist. Das aus einem elastomeren Material bestehende Druckübertragungsmedium erfährt aufgrund der beidseitig auf das Medium einwirkenden Zylinderkolben eine bidirektional gerichtete Kompression längs der ersten Achse sowie eine elastische Ausdehnung längs einer zweiten Achse, die orthogonal zur ersten Achse orientiert ist. Das elastomere Druckübertragungsmedium tritt längs der zweiten Achse in mittelbaren Kontakt mit einem als Stehbolzen ausgebildeten Betätigungselement, durch dessen lineare Auslenkung eine technische Funktion ausgelöst wird. Mit Hilfe einer derartigen Betätigungseinheit ist es möglich, mechanische Schwingungen, wie sie beispielsweise in Verbrennungsmotoren auftreten, zwischen dem Betätigungselement und den Piezokeramik-Aktuatoren aufgrund des zwischengeschalteten elastomeren Druckübertragungsmediums weitgehend zu entkoppeln. Vor allem aber dient das Druckübertragungsmedium sowie die an diesem angrenzenden Zylinderkolbenflächen im Verhältnis zu der am Druckübertragungsmedium angrenzende Bolzenfläche des Stehbolzens für eine Stellweg- und Stellkraftübersetzung bezüglich der von seiten der Festkörperaktoren initiierten Aktorlängenänderungen. Um eine Stellweg und Stellkraftvergrößerung zu erreichen ist die Bolzenfläche im Vergleich zu den Zylinderkolbenflächen kleiner zu wählen.
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Aus der
DE 197 05 893 A1 ist eine modulare Stell- und Steuereinheit für den Einsatz in unterschiedlichen hydraulischen und pneumatischen Ventilen beschrieben, die von wenigstens einem Festkörperaktor angetrieben wird, der vorzugsweise in Form eines Stapelaktors ausgebildet ist, dessen erstes Aktorende fest an einem mechanischen Gegenlager abstützt und dessen frei bewegliches zweites Aktorende mit einem ersten Stempel in Verbindung steht, der einseitig einen Hohlraum innerhalb eines Gehäuses fluiddicht begrenzt, in dem ein Übertragungsmedium in Form einer inkompressiblen Flüssigkeit, wie beispielsweise Wasser oder Hydrauliköl, enthalten ist. Dem ersten Stempel in axialer Wirkrichtung gegenüberliegend, schließt ein zweiter axial beweglicher Stempel den Hohlraum einseitig fluiddicht ab und wird bei entsprechender Aktorbetätigung durch das Kraft übertragende Übertragungsmedium axialwärts in einem Maße ausgelenkt, das im Verhältnis steht zu den Flächenverhältnissen beider unmittelbar an das Übertragungsmedium angrenzenden Stempelflächen.
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Aus der
DE 102 03 659 A1 ist ein Brennstoffeinspritzventil mit einem zur vorstehend beschriebenen Stell- und Steuereinheit vergleichbaren Stellwegmechanismus zu entnehmen, mit einem Stapelaktor, der mit einem ersten Stempel verbunden ist, der seinerseits mit einer gekapselten rheologischen Flüssigkeit als Übertragungsmedium in Wirkverbindung steht. Ebenfalls grenzt ein zweiter axial auslenkbarer Stempel an die gekapselte rheologische Flüssigkeit an, wobei sich die Stempelflächen beider über das Übertragungsmedium in Wirkverbindung stehenden Stempel voneinander unterscheiden, so dass eine Stellweg- bzw. Stellkraftübersetzung von einem zum anderen Stempel realisierbar ist.
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Anstelle einer rheologischen Flüssigkeit als Übertragungsmedium sieht das in der
DE 44 07 962 C1 beschriebene Stell- oder Antriebselement einen Elastomerkörper als Übertragungsmedium vor, der ebenfalls beidseitig von einem ersten und zweiten Stellwegstempel begrenzt wird, dessen erster Stempel mit einem Festkörperstapelaktor in Wirkverbindung steht und dessen zweiter Stempel als Abtriebselement des Aktors dient.
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Die bekannten piezoelektrisch angetriebenen Betätigungselemente zur Stellweg- und Kraftübertragung werden für eine Vielzahl unterschiedlicher Einsatzzwecke eingesetzt, bevorzugt jedoch in Stellventilsystemen, die zu Steuerungszwecken in den Bereichen der Fluidtechnik oder Pneumatik dienen. Mit zunehmender Einsatzdauer derartiger Betätigungselemente zeigt sich jedoch, dass sich die Eigenschaften der Betätigungseinheiten in Hinblick auf die Größe und Dynamik der erreichbaren Stellwege sowie auch Stellkräfte ändern, eine Erscheinung, die in Einsatzfällen typisch nicht erwünscht ist. Derartige sich ändernde Eigenschaften mögen verschiedene Ursachen haben, die es zu untersuchen gilt, um letztlich bedarfsgerechte Gegenmaßnahmen ergreifen zu können, oder aber die betriebsbedingten Eigenschaftsänderungen derartiger Betätigungselemente in Abhängigkeit ihrer betriebsbedingten Ursachen in vorteilhafter Weise technisch nutzbar umzusetzen.
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Darstellung der Erfindung
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Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine Betätigungseinheit mit wenigstens einem um wenigstens eine erste Achse längenveränderlichen Aktor, der in Wirkverbindung zu einem Betätigungselement steht, das längs einer zweiten Achse bidirektional auslenkbar gelagert ist, sowie mit den weiteren im Oberbegriff des Anspruches 1 enthaltenen Merkmale, derart weiterzubilden, dass Maßnahmen getroffen werden sollen, durch die betriebsbedingt auftretende Änderungen der Charakteristik des Betätigungselementes im Hinblick auf Stellweg- und Stellkraftgröße kompensierbar oder zumindest derart kontrollierbar sind, dass die sich betriebsbedingt ergebenden Eigenschaftsänderungen des Betätigungselementes in technisch vorteilhafter Weise nutzbar gemacht werden können.
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Die Lösung der der Erfindung zugrunde liegenden Aufgaben ist im Anspruch 1 angegeben. Den Erfindungsgedanken vorteilhaft weiterbildende Merkmale sind Gegenstand der Unteransprüche sowie der weiteren Beschreibung unter Bezugnahme auf die Ausführungsbeispiele zu entnehmen.
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Umfangreiche Untersuchungen an im Dauerbetrieb befindlichen gattungsgemäßen Betätigungseinheiten führten zu der Erkenntnis, dass neben vernachlässigbaren Verschleißerscheinungen an einzelnen Komponenten, insbesondere die zwischen den beweglichen und unbeweglichen Komponenten der Betätigungseinheit auftretende, reibungsbedingte Erwärmung zu makroskopisch messbaren Änderungen zumindest in Bezug auf den seitens der Betätigungselementes abrufbaren Stellweges führt.
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Die der Erfindung zugrunde liegende Idee basiert auf der Einflussnahme, vorzugsweise kontrollierten Einflussnahme auf die Betriebstemperatur der Betätigungseinheit und dies mit konstruktiv möglichst einfachen Mitteln, durch die das der Betätigungseinheit zugrunde liegende Stellwegübertragungsprinzip nicht beeinträchtigt wird. Lösungsgemäß ist eine Betätigungseinheit mit den Merkmalen des Oberbegriffes des Anspruches 1 dadurch weitergebildet, dass an und/oder in dem Gehäuse ein aktiv regelbares und/oder passives Temperiermittel vorgesehen ist, das mittel- oder unmittelbar in thermischem Kontakt mit dem Übertragungsmedium steht.
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Die vorstehend erläuterten Untersuchungen führten zur Erkenntnis, dass das Übertragungsmedium, das zumeist aus einem elastomeren Material besteht, aber auch eine inkompressible Flüssigkeit sein kann, einer signifikanten Erwärmung unterliegt, die durch die Relativbewegung der axial zwangsgeführten Stempel innerhalb des Gehäuses sowie deren Einwirkung auf das Übertragungsmedium reibungsbedingt herrührt.
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Sicherlich ließe sich die reibungsbedingte Wärmeentwicklung durch geeignete Konstruktion- und Materialwahl der beteiligten relativ zueinander beweglichen Komponenten der Betätigungseinheit reduzieren, jedoch stellen derartige Maßnahmen zum Teil sehr komplexe und mit hohen Kosten verbundene Modifikationen an gattungsgemäße Betätigungseinheiten dar. Der lösungsgemäße Ansatz geht in einer einfachsten Ausführungsform davon aus, dass im Falle einer betriebsbedingt unerwünschten Erwärmung dem sich erwärmenden Übertragungsmedium mit Hilfe geeigneter Kühlmaßnahmen überschüssige Wärme entzogen wird. Die Kühlung bzw. der Wärmeentzug lässt sich grundsätzlich kontrolliert mit Hilfe regelbarer Temperiermittel bzw. Kühlvorkehrungen realisieren, wie beispielsweise das Vorsehen einer Kühlmittelleitung, die in thermischem Kontakt mit dem Gehäuse der Betätigungseinheit steht, durch die in kontrollierter Weise ein Kühlmittel förderbar ist, oder durch Vorsehen wenigstens eines thermoelektrischen Bauelementes im Bereich des Gehäuses, das beispielsweise zur gezielten Kühlung in Form eines Peltierelementes ausgebildet sein kann.
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Demgegenüber bietet es sich jedoch alternativ auch an, geeignete Temperiermaßnahmen im Sinne von Kühlungen auf rein passivem Wege zu realisieren, indem beispielsweise an der Außenseite des Gehäuses entsprechend ausgebildete Wärmeleitrippen, über die eine verbesserte Wärmeabstrahlung erfolgen kann, vorgesehen sind.
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In Verbindung mit den figürlich illustrierten Ausführungsbeispielen werden weitere derartige Kühlmaßnahmen beschrieben. An dieser Stelle sei jedoch ebenfalls darauf hingewiesen, dass sich die betriebsbedingten Änderungen der Stellweg- und Stellkraftübertragung entsprechender Betätigungseinheiten auch technisch nutzbringend eingesetzt werden können. So lassen sich durch entsprechend kontrollierte Temperierung der Betätigungseinheit sowohl die Stellwege, die Stellkraft sowie auch die Dynamik, mit der die Betätigungseinheit arbeitet, beeinflussen. Diese Einflussnahme führt letztlich zur Möglichkeit, die Betätigungseinheit mit einer geeigneten Temperiereinheit zu versehen, über die ein entsprechend gewünschtes Temperaturniveau der Betätigungseinheit gezielt eingestellt werden kann. So könnte neben Mitteln zur Herabsetzung einer aktuellen Betriebstemperatur, beispielsweise durch Vorsehen eines oder mehrerer Peltierelemente, auch entsprechende thermoelektrische Heizelemente am oder im Gehäuse der Betätigungseinheit angebracht bzw. integriert werden, die über eine entsprechende Regeleinheit für ein bestimmt vorgegebenes Temperaturniveau innerhalb der Betätigungseinheit sorgen.
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Weitere den Erfindungsgedanken betreffende Merkmale werden in Verbindung mit den nachstehend illustrierten konkreten Ausführungsbeispielen erläutert.
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Kurze Beschreibung der Erfindung
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Die Erfindung wird nachstehend ohne Beschränkung des allgemeinen Erfindungsgedankens anhand eines Ausführungsbeispieles unter Bezugnahme auf die Zeichnung exemplarisch beschrieben. Es zeigen:
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1a, b Seitenansicht sowie Längsschnittdarstellung einer lösungsgemäß ausgebildeten Betätigungseinheit, und
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2–5 Ausführungsbeispiele für alternative Temperiervorkehrungen zur Temperierung des Übertragungsmediums
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Wege zur Ausführung der Erfindung, gewerbliche Verwendbarkeit
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1a zeigt eine schematisierte Seitenansicht einer lösungsgemäß ausgebildeten Betätigungseinheit, die in 1b in schematisierter Längsschnittdarstellung gezeigt ist. Die weiteren Ausführungen beziehen sich gesamtheitlich auf beide Bilddarstellungen, in denen für gleiche Komponenten die gleichen Bezugszeichen verwendet werden.
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Das in den 1a und b illustrierte Ausführungsbeispiel einer Betätigungseinheit weist eine nach außen hin durch zwei im Durchmesser unterschiedlich dimensionierte, aneinander gefügte zylindrische Gehäuseteile I, II, geprägte, kompakte Erscheinungsform auf. Beide Gehäuseteile I, II sind längs einer gemeinsamen Zylinderachse, nachfolgend als erste Achse A bezeichnet, angeordnet. Endseitig an dem zylindrischen Gehäuseteil II ist eine Abdeckplatte III angebracht, an der stirnseitig das Betätigungselement 1 der Betätigungseinheit hinausragt, das längs zur ersten Achse A kraftbeaufschlagt bidirektional auslenkbar ist. Zur Erläuterung der kraftbeaufschlagten Stellwegauslenkung des Betätigungselements 1 längs zur ersten Achse A sei auf die in der Längsschnittdarstellung gemäß 1b entnehmbaren Einzelkomponenten der Betätigungseinheit verwiesen. Zuvor jedoch sei erwähnt, dass in einer möglichen Ausführungsform außen am Gehäuseteil 11 Wärme ableitende Flächenelemente FW in Form von Kühlrippen angebracht sind, über die Wärme an die Umgebung abgegeben werden kann. Um die Wärmeabgabe an die Umgebung zu unterstützen können die Kühlrippen FW zusätzlich von einer kontrollierten Mediumströmung, bspw. Luft- oder Fluidströmung mittels Ventilator oder Fluidpumpe, umströmt werden.
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Innerhalb des im Längsschnitt topfförmig ausgebildeten ersten Gehäuseteils I, im folgenden als Hausung bezeichnet, ist ein längs zur ersten Achse A länglich ausgebildeter Festkörperaktor 2 vorgesehen. Hierbei stützt sich der Festkörperaktor 2 über eine seiner zwei Stirnseiten 2' am inneren Boden der Hausung I ab und mündet mit der anderen Stirnseite 2'' frei, d. h. weitgehend ohne einen auf die Stirnseite 2'' lastenden mechanischem Zwang. Zur Zentrierung des Festkörperaktors 2 innerhalb der Hausung I dient eine innerhalb einer entsprechenden Ausnehmung in der Hausung zur ersten Achse A linear beweglich angeordnete Trennscheibe 3, an die der Festkörperaktor 2 stirnseitig lose gefügt ist. Alternativ zum Einsatz eines Festkörperaktors, der vorzugsweise einem Piezokeramik-Stapelaktor entspricht, jedoch auch elektrostriktiv, magnetostriktiv, oder ähnlich basiert sein kann, können auch andere, klassische Aktortypen zum Einsatz kommen, deren Aktoreigenschaften dann bestehen, eine Linearausdehnung bzw. Linearauslenkung zu initiieren. So eignen sich grundsätzlich auch auf hydraulischem, pneumatischem und/oder mechanischem Wirkprinzip beruhende Aktoren, bspw. in Form einer Zylinder-Kolben-Einheit. Auch ist der Einsatz eines auf dem elektrodynamischen Linearantrieb beruhenden Aktors denkbar. Im Folgenden sei der Einsatz eines Festkörperaktors angenommen, dessen Aktorauslenkung es gilt vermittels des Übertragungsmediums und der mit diesem in Wirkverbindung stehenden Stempeln in einen größeren Stellweg zu übersetzen. Umgekehrt ist es jedoch ebenso denkbar, beispielsweise bei Verwendung von Aktortypen, die von Hause aus über große Stellwege verfügen, diese über einen entsprechenden Untersetzungsmechanismus zu verkleinern.
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Die Hausung I weist im dargestellten Ausführungsbeispiel dem Gehäuseteil II, nachfolgend als Gehäuse bezeichnet, zugewandt ein Außengewinde 4 auf, das in Eingriff mit einem am Gehäuse II vorgesehenen Innengewinde bringbar ist, um eine lösbar feste Fügung zwischen der Hausung I und dem Gehäuse II herzustellen.
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Das Gehäuse II weist im Wesentlichen drei mit unterschiedlichen Innendurchmessern versehene Hohlzylinderabschnitte a, b, c auf, in denen sich die folgenden Komponenten befinden.
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Innerhalb des Hohlzylinderabschnittes c des Gehäuses II ist der erste Stempel 6 durch die Gehäuseinnenwand linear zur ersten Achse A axial beweglich zwangsgeführt und tritt mit seiner dem Festkörperaktor 2 zugewandten Stirnseite über die Trennscheibe 3 in axiale Wirkverbindung mit dem Festkörperaktor 2. Der erste Stempel 6 weist ferner eine zum Festkörperaktor 2 abgewandte Stirnseite 6' auf, an die axial das sogenannte Übertragungsmedium 7 angrenzt, das radial von der Gehäusewand II'' begrenzt ist. Axial dem ersten Stempel 6 gegenüberliegend ist ein zweiter, axial beweglicher Stempel 8 vorgesehen, der vom ersten Stempel 6 durch das Übertragungsmedium 7 getrennt ist. Da im dargestellten Fall die Flächengröße der Stirnseite 8' des zweiten Stempels 8 kleiner bemessen ist als die der Stirnseite 6' des ersten Stempels 6 ist ein Begrenzungselement 9 vorgesehen, das sich innerhalb des Hohlzylinderabschnittes c an einem mechanischem Gegenanschlag 10 axial abstützt und mit der Gehäusewand II' das Übertragungsmedium 7 stationär begrenzt. Je nach Größenwahl des zweiten Stempels 8 ist das Begrenzungselement 9 entsprechend auszubilden, so dass das Begrenzungselement 9 zusammen mit der Stirnseite 8' des zweiten Stempels 8 das Übertragungsmedium 7 axialwärts vollständig begrenzt.
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Der zweite Stempel 8, der stirnseitig an das Übertragungsmedium 7 angrenzt, ist im gezeigten Ausführungsbeispiel einstückig mit dem Betätigungselement 1 verbunden. Das Betätigungselement weist stirnseitig zur Verbindung mit einer externen Einheit ein Innengewinde 1' auf. Selbstverständlich ist es möglich, den zweiten Stempel 8 trennbar zum Betätigungselement 1 auszubilden, um getrennt zum Betätigungselement nach dem Baukastenprinzip ausgetauscht zu werden.
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Der Stempel 8 weist ferner einen radial aufgeweiteten Kragenabschnitt 11 auf, an dem ein Federelement 12 einseitig lastet, das sich andererseits an einer Gegenkontur 13 am Gehäuse 11 unter Erzeugung einer Vorspannung abstützt, die entgegen der Längenausdehnung des Festkörperaktors 2 längs zur ersten Achse A orientiert ist. Die durch das Federelement 12 hervorgerufene Federkraft unterstützt die Rückformung des Festkörperaktors 2, die sich im Gegensatz zur Längenausdehnung deutlicher verzögerter einzustellen vermag. Darüber hinaus sorgt die von dem Federelement 12 herrührende Federkraft für einen innigen axialen Kontakt zwischen den einzelnen Komponenten 6, 7, 8 sowie auch zwischen dem Festkörperaktor 2 und der Trennscheibe 3.
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Schließlich ragt durch den Hohlzylinderabschnitt a ein Deckelelement 111, das typischerweise über Schraubverbindungen mit dem Gehäuse II lösbar fest verbunden ist. Innerhalb des Deckelelementes III ist das Betätigungselement 1 längs zur ersten Achse A linear beweglich geführt.
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Im Betriebsfall bewegen sich die Stempel 6 und 8 zum Teil unter Ausübung hochfrequenter Linearbewegungen längs zur Achse A und treten zumindest mit ihren Randabschnitten in Reibkontakt sowohl mit der Gehäuseinnenwand II' als auch mit dem Übertragungsmedium 7. Der Stempel 8 ist dem Übertragungsmedium 7 zugewandt zusätzlich von dem Begrenzungselement 9 umgeben und steht mit diesem in innigen Reibkontakt. Sämtliche Reibflächen zwischen den linearbeweglichen Stempeln 6, 8 und den stationären Komponenten vermögen anteilig, neben den im Elastomer auftretenden Schubdehnungen, zu einer Erwärmung sämtlicher Komponenten und insbesondere des Übertragungsmediums 7 beizutragen, dessen Erwärmung zu veränderlichen elastischen Eigenschaften des zumeist aus einem Elastomer bestehenden Übertragungsmediums 7 führt. Um der reibungsbedingten Erwärmung entgegenzuwirken dienen zum einen die bereits an der Außenseite des Gehäuseabschnittes II angebrachten Flächenelemente FW, die Wärme an die Umgebung abgeben.
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Alternativ oder in Kombination zu den Flächenelementen FW können im Bereich der Gehäusewand II thermoelektrische Bauelemente, bspw. in Form von Peltierelementen P platziert werden, wie dies aus dem Längsschnittbild in 1b zu entnehmen ist. Peltierelemente sind aktiv ansteuerbare Kühlelemente, die Wärme in kontrollierter Form abzuführen in der Lage sind. Nicht weiter dargestellt ist eine für die Ansteuerung der Peltierelemente P erforderliche Energie- und Ansteuereinheit, die getrennt zur Betätigungseinheit vorzusehen ist oder gleichsam, wie die Peltierelemente P, innerhalb des Gehäuses integriert sein kann.
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2 zeigt eine weitere Maßnahme zur gezielten Kühlung des Übertragungsmediums 7. Zur vereinfachten Darstellung der Betätigungseinheit ist lediglich der Gehäuseabschnitt II illustriert, innerhalb dem längs zur Achse A bidirektional auslenkbar sowohl der Stempel 6 als auch Stempel 8 geführt sind. Beide Stempel 6, 8 treten axialseitig in Wirkverbindung mit dem innerhalb des ansonsten vom Gehäuseabschnitt II radial umfassten Übertragungsmedium 7. Zur gezielten Ableitung der Wärme aus dem Übertragungsmedium 7 aufgrund betriebsbedingter Erwärmung sieht das in 2 illustrierte Ausführungsbeispiel innerhalb des Gehäuseabschnittes II einen den Bereich des Übertragungsmediums spiralartig umgebenden Kühlkanal K vor, durch den ein Temperiermittel, vorzugsweise Kühlwasser, geleitet werden kann. Die Zu- und Abführung des Kühlmittels durch den Kühlkanal K ist nicht weiter illustriert.
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Selbstverständlich ist es möglich, zu Zwecken einer kontrollierten Temperierung des Gehäuseabschnittes II und damit Verbunden des Übertragungsmediums 7, das durch den Kühlkanal K hindurch geführte Kühlmedium selbst zu temperieren, mit Hilfe einer geeigneten extern vorzusehenden Temperiereinheit, um das Übertragungsmedium auf einer gewünschten Temperatur konstant zu halten.
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Das in den 3a und b illustrierte Ausführungsbeispiel stellt eine Betätigungseinheit mit Wärmetauschkörpern W dar, die jeweils wenigstens einseitig mit der Gehäusewand des Gehäuseabschnittes II verbunden sind und in das Innere des Übertragungsmediums 7 hineinragen. 3a stellt hierbei einen Längsschnitt und 3b einen Querschnitt durch den Bereich des Gehäuseabschnittes II dar. Die Wärmetauschkörper W stellen somit Wärmeleitbrücken direkt aus dem Volumen des Übertragungsmediums 7 in den das Übertragungsmedium 7 umgebenden Gehäusewandabschnitt II dar. Selbstverständlich ist es möglich, zur verbesserten Wärmeabgabe seitens des Gehäuseabschnittes II an die Umgebung die in 1 illustrierten Kühlrippen an der Gehäuseaußenseite zusätzlich anzubringen.
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In vorteilhafter Weise sind die Wärmetauschkörper W aus einem thermisch gut leitfähigen Material, vorzugsweise aus Metall gefertigt und stegförmig ausgebildet. Alternativ ist es möglich, vergleichbare Wärmetauschkörper stift-, platten- oder gitterförmig auszubilden und in der beschriebenen Form gemäß 3 innerhalb des Bereiches des Übertragungsmediums 7 anzubringen.
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In 4 ist ein weiteres Ausführungsbeispiel illustriert, das zur gezielten Wärmeabführung aus dem Übertragungsmedium 7 einen innerhalb des Übertragungsmediums 7 platzierten Wärmetauschkörper W vorsieht. Der in 4 illustrierte Wärmetauschkörper W verbindet jeweils stirnseitig die Stempel 6, 8, die vorzugsweise selbst aus einem thermisch gut leitfähigem Material, bspw. Metall bestehen. Der ebenfalls aus vorzugsweise Metall bestehende Wärmetauschkörper W besitzt die Form einer Spiralfeder und vermag neben einer effektiven Wärmeabführung aus dem Übertragungsmedium 7 beide längs zur Achse A linear zwangsgeführten Stempel 6, 8 gegenseitig zu verspannen. Dies vereint wärmetechnisch relevante Aspekte zur gezielten Wärmeabführung mit mechanischen Aspekten, durch die die Betätigungseinheit eine vordefinierbare Stellweg- und Stellkraftcharakteristik sowie auch ein definierte dynamisches Aktorverhalten erhalten.
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Selbstverständlich können auch ausschließlich nur Wärme übertragende Wärmetauschkörper W zwischen den Stempeln 6 und 8 angebracht werden, die ansonsten keinerlei Kraftübertragung zwischen beiden Stempel ermöglichen.
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In dem in 5 illustrierten Ausführungsbeispiel sind für eine verbesserte Wärmeabgabe aus dem Übertragungsmedium 7 an den Gehäusewandbereich II wärmeleitfähige Partikel WP innerhalb des Übertragungsmediums 7 suspendiert. Derartige Partikel können bspw. Metallpulver oder Metallkügelchen darstellen, die für einen verbesserten Wärmeaustausch zwischen dem Übertragungsmedium 7 und dem Gehäuse II dienen.
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Bezugszeichenliste
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- I, II, III
- Gehäuseabschnitte
- 1
- Betätigungselement
- 2
- Festkörperaktor
- 2', 2'
- Stirnseiten des Festkörperaktors
- 3
- Trennscheibe
- 4
- Außengewinde
- 5
- Innengewinde
- 6
- erster Stempel
- 6'
- Stirnfläche
- 7
- Übertragungsmedium
- 8
- zweiter Stempel
- 8'
- Stirnfläche
- 81, 82
- Zweite Stempel
- 81', 82'
- Stirnflächen
- 811, 821
- Betätigungselemente
- 9
- Begrenzungselement
- 10
- mechanischer Anschlag
- 11
- radialer Absatz
- 12
- Federelement
- 13
- mechanischer Anschlag
- III
- Deckelelement
- a, b, c
- Hohlzylinderabschnitte
- A
- erste Achse
- B
- Zweite Achse
- C
- Dritte Achse
- FW
- Flächenelemente, Kühlrippen
- K
- Kühlkanal
- W
- Wärmetauschkörper
- P
- Peltierelement
- WP
- Wärmeleitfähige Partikel
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ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Zitierte Patentliteratur
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- DE 3916539 C2 [0002]
- DE 19705893 A1 [0003]
- DE 10203659 A1 [0004]
- DE 4407962 C1 [0005]
