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Die Erfindung betrifft ein fluidisches Steuerelement, mit einem Gehäuse, in dem ein Fluidraum ausgebildet ist, in welchen zumindest ein erster und ein zweiter Strömungskanal münden, wobei wenigstens einer der Strömungskanäle einen verschließbaren Ventilsitz im Fluidraum aufweist, wobei ein um eine Achse schwenkbarer Ventilkörper in dem Fluidraum gegen den Ventilsitz geschwenkt werden kann, um den zugeordneten Strömungskanal zu schließen, und wobei außerhalb des Fluidraums ein Antrieb zum Schwenken des Ventilkörpers vorgesehen ist. Der Antrieb ist ein elektroaktiver Polymeraktor.
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Ein elektroaktiver Polymeraktor weist zwei flexible, großflächige Elektroden auf, zwischen denen eine im Wesentlichen inkompressible, flächige Polymerschicht angeordnet ist, beispielsweise ein inkompressibles Elastomer. Solche Aktoren sind folglich dünne, flächige, vorzugsweise in der Grundform sogar ebene Elemente. An den beiden flexiblen Elektroden kann eine Spannung angelegt werden, wodurch sich ein elektrisches Feld zwischen den beiden Elektroden aufbaut, sodass sie sich gegenseitig anziehen. Das dazwischen angeordnete inkompressible Polymer dehnt sich daraufhin senkrecht zur Feldrichtung des zwischen den beiden Elektroden ausgebildeten elektrischen Feldes aus. Dies liegt daran, dass das Volumen des Polymers aufgrund dessen Inkompressibilität konstant bleiben muss. Als Reaktion auf die Stauchung in die eine Richtung dehnt sich das Polymer daher in eine dazu senkrechte Richtung aus. Der Weg des Polymers zwischen seinem Ausgangszustand und seinem gestauchten Zustand wird zur Verstellung des Ventilelements verwendet, um den Ventilkörper entsprechend zu schalten.
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Solche fluidischen Steuerelemente, das heißt Ventile, sind in mehrere Bereiche unterteilt, wobei aber der Ventilkörper sich in den Fluidraum erstreckt, wogegen der Antrieb außerhalb des Fluidraums sitzt. Im Stand der Technik werden üblicherweise elektromagnetische Aktoren mit Spulen verwendet, die den Ventilkörper verschwenken. Als nachteilig hat sich dabei jedoch herausgestellt, dass der Aktor auch im stationären Zustand Energie aufnimmt, weshalb die Energieaufnahme der bekannten fluidischen Steuerelemente generell relativ hoch ist. Ferner eignen sich solche Spulen als Aktor nur dann, wenn sie nicht im Bereich von starken Magnetfeldern eingesetzt werden.
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Die
DE 10 2013 020 312 A1 zeigt eine Ventilanordnung mit einem verschwenkbaren Ventilglied und einem Polymeraktor, der sich zwischen einer Tragstruktur und einem am Ventilgehäuse angeordneten Lagersockel erstreckt.
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Aus der
DE 10 2013 020 312 A1 und der
DE 10 2012 215 548 A1 sind Steuerelemente für Ventile mit den vorgenannten elektroaktiven Polymeren bekannt. Bei der
DE 10 2013 020 312 A1 liegt ein Hebel an dem Polymeraktor gleitend an, über den die Verstellkraft auf den Ventilkörper übertragen wird. Bei der
DE 10 2012 215 548 A1 ist der Polymeraktor eine Art Kolben-Zylindereinheit, wobei eine axial durch den Polymeraktor verstellbare Kolbenstange mit einem Zwischenhebel gekoppelt ist, welcher eine Klappe in einem Abgasturbolader schwenkt.
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Aufgabe der Erfindung ist es, ein kompakt bauendes Steuerelement zu schaffen, welches sich durch eine geringe Energieaufnahme auszeichnet, aber trotzdem sehr schnell schaltet.
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Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß bei einem fluidischen Steuerelement nach Anspruch 1 gelöst. Je nach Ausbildung des Steuerelements und der Anzahl der in den Fluidraum mündenden Strömungskanäle kann ein 2/2-Wege-Ventil oder ein 3/2-Wege-Ventil oder sogar ein 3/3- oder ein 5/3-Wege-Ventil als fluidisches Steuerelement entstehen. Zum Verstellen des Ventilkörpers wird nur eine sehr geringe Energiemenge benötigt, da der elektroaktive Polymeraktor sehr energieeffizient ist und im stationären Zustand abgesehen vom Ausgleich von Leckströmen keine Energie zieht und analog zu einem Kondensator ausgebildet ist. Der Polymeraktor benötigt keinerlei ferromagnetische Teile, sodass das erfindungsgemäße Steuerelement in starken Magnetfeldern einsetzbar ist.
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Der Polymeraktor ist in beiden entgegengesetzten Schwenkrichtungen fest mit dem Ventilkörper gekoppelt, insbesondere unmittelbar mit ihm verbunden, zum Beispiel über Formschluss. Damit wird auch eine unmittelbare Bewegungsübertragung erreicht.
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Zur einfacheren und stabilen Befestigung ist am Polymeraktor entfernt von seinem Rand ein im Wesentlichen formstabiles Halterungsteil angebracht, welches am Ventilkörper befestigt ist. Über das Halterungsteil soll die Belastung auf den Polymeraktor, der ja extrem dünn und damit labil ist, auf eine größere Fläche übertragen werden.
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Um den Polymeraktor, insbesondere die außenseitigen Elektroden, zu schonen, ist das Halterungsteil über eine Klemmverbindung Ventilkörper befestigt.
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Eine leichte Auswechselbarkeit und Montage des Polymeraktors wird dadurch möglich, dass das Halterungsteil eine Klemmfeder aufweist, die randseitig um den Ventilkörper herum verläuft. Diese Klemmfeder ist einerseits am Ventilkörper lösbar angebracht, sodass dieser einfach nur auf oder in die Klemmfeder eingesteckt werden muss, und andererseits am Halterungsteil befestigt. Die Klemmfeder hat folglich vorzugsweise eine U- oder Ω-förmige Gestalt.
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Das Halterungsteil kann in der Mitte des Polymeraktors sitzen, das heißt in der Mitte der Fläche des Polymeraktors, um bei der Formänderung des Polymeraktors bei Spannungsanlegung möglichst gleichmäßig belastet zu werden.
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Der Polymeraktor kann in einem Antriebsraum des Steuerelements sitzen, in den der Ventilkörper vom Fluidraum aus hinein verläuft. Der Antriebsraum ist vom Fluidraum fluidtechnisch vorzugsweise getrennt, insbesondere über einen Dichtring, durch welchen der Ventilkörper im Bereich der Schwenkachse hindurch verläuft. Dieser Dichtring kann so ausgeführt sein, dass der Ventilkörper in den Dichtring eingebettet ist und mit dem Dichtring eine vormontierte Einheit bildet. Beispielsweise wird der Ventilkörper aus Metall hergestellt und umspritzt, wobei durch die Umspritzung der Dichtring hergestellt wird. Alternativ kann der Dichtring aufvulkanisiert werden. Der Dichtring umgibt dann den Fluidraum und dichtet zwei Gehäuseteile, die zwischen sich den Fluidraum bilden, nach außen ab.
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Besonders kompakt baut das fluidische Steuerelement, wenn der Ventilkörper einen von der Achse abstehenden, ersten Arm hat, der ausschließlich im Fluidraum liegt und gegen den Ventilsitz geschwenkt werden kann, sowie zumindest einen von der Achse abstehenden, ausschließlich außerhalb des Fluidraums liegenden zweiten Arm, mit welchem der Polymeraktor gekoppelt ist. Somit ist es nur die Achse selbst, die durch die Dichtung hindurchlaufen muss oder in deren Bereich der Antriebsraum vom Fluidraum fluiddicht abgetrennt sein muss. Durch den außerhalb des Fluidraums liegenden Polymeraktor ist nur die träge Masse einer Flüssigkeit im Fluidraum für die Bewegung des Ventilkörpers und ein schnelles Schalten hinderlich.
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Der erste und der zweite Arm erstrecken sich vorzugsweise in die gleiche Richtung und können parallel verlaufen.
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Der Polymeraktor lässt sich randseitig an der Wand des Antriebsraums befestigen, und zwischen seinen Befestigungsstellen ragt er frei in das Innere des Antriebsraums, wo er an den Ventilkörper angekoppelt ist. Diese Ausführung sorgt für einen guten Hebelarm und für eine große Auslenkung des Ventilkörpers, welche durch den Polymeraktor erreichbar ist. Bei bisherigen Polymeraktoren wurde meist nur die Dickenänderung der Elastomerschicht in Richtung senkrecht zur Schicht verwendet, um eine Auslenkung zu erzielen. Um größere Auslenkungen zu erreichen, wurden mehrere Polymeraktoren schichtweise übereinandergesetzt. Dies ist natürlich teurer als die Verwendung nur einer „Schicht“, das heißt nur eines Polymeraktors. Indem aber erfindungsgemäß der Polymeraktor von der Wand schräg in Richtung zur Anbindungsstelle oder sogar senkrecht zur Anbindungsstelle am Ventilkörper verläuft, wird nicht die Dickenänderung allein zur Auslenkung des Ventilkörpers herangezogen, sondern die umso größere Breiten- oder Längenänderung der Elastomerschicht bei Spannungsanlegung.
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Bei Anlegen einer Spannung bewegt sich der Polymeraktor und damit die Befestigungsstelle am Polymeraktor weiter vom Befestigungsrand weg ins Innere des Antriebsraums als ohne Anlegen der Spannung. Vergleichbar ist dies mit einer Membrane, die an einer offenen Seite eines Würfels eingespannt ist und von außen mit Druck beaufschlagt wird, sodass sie mit höherem Druck weiter ins Innere des Würfels ausbaucht.
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Zu betonen ist jedoch, dass im Vergleich zu diesem Beispiel der Polymeraktor nicht randseitig umlaufend an der Wand befestigt sein muss, sondern dass zwei entgegengesetzte Randabschnitte ausreichen, um ihn zu befestigen, sodass er sich zwischen seinen Enden bogenförmig erstreckt, wenn Spannung angelegt ist.
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Gemäß einer nicht zur Erfindung gehörenden Variante sind ein erster und zumindest ein zweiter Polymeraktor im Antriebsraum angeordnet. Diese Polymeraktoren können jeweils für die Schaltung in einer Richtung ausgerichtet sein oder sich zumindest bei der Bewegung des Ventilkörpers ergänzen. Insbesondere ist ein Polymeraktor auf einer Seite des Ventilkörpers und der andere Polymeraktor auf der entgegengesetzten Seite des Ventilkörpers angeordnet und jeweils mit diesem fest gekoppelt. Die Polymeraktoren können gegenläufig spannungsbeaufschlagt werden, das heißt, wenn sich ein Polymeraktor ausdehnt, zieht sich der andere zusammen.
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Es kann auch ein Federelement vorgesehen sein oder mehrere Federelemente, welches oder welche den Ventilkörper in eine Schwenkrichtung vorspannen. Wenn Spannung angelegt ist, wird der Polymeraktor weicher und länger. Das Federelement spannt dann den Polymeraktor, der wie ein Fangband für das Federelement wirkt. Es ergibt sich somit eine definierte Gestalt und Auslenkung der Einheit aus Federelement und Polymeraktor. Das bedeutet, es ist eine feste Position des Ventilkörpers bei angelegter Spannung sichergestellt.
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Dieses Federelement kann beispielsweise so zwischen der Wand des Antriebsraums und dem Polymeraktor im Antriebsraum selbst angeordnet sein, dass es den Polymeraktor spannt, insbesondere in Richtung zum Inneren des Antriebsraums.
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Um das erfindungsgemäße Steuerelement exakt einstellen zu können, und zwar bezüglich der Lage des Ventilkörpers, kann eine Justageeinrichtung vorgesehen sein, über die zumindest eine Endlage des Ventilkörpers einstellbar ist, vorzugsweise stufenlos einstellbar ist.
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In diesem Zusammenhang besteht eine Lösung darin, eine verstellbare Wand als Justageeinrichtung vorzusehen, insbesondere eine Wand des Antriebsraums. Diese Wand wird mehr oder weniger weit zur gegenüberliegenden Wand verstellt, sodass die Position des Polymeraktors mit Verstellung der Wand und damit auch die Position des Ventilkörpers verändert werden. Die verstellbare Wand ist somit vorzugsweise diejenige Wand, an der der Polymeraktor angebracht ist.
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Eine weitere Option besteht darin, den Polymeraktor in einer im Gehäuse verschiebbaren Einheit unterzubringen. Diese Einheit ist insbesondere an einer Seite mit der Justageeinrichtung gekoppelt und an der entgegengesetzten Seite federnd vorgespannt. Im Gehäuse ist somit eine Art Führung oder Führungsraum ausgebildet, in welchen die Einheit eingesetzt und längs dieser verstellbar ist. Um eine einfache, spielfreie Mechanik zu schaffen, wird die Einheit von einer Seite aus verstellt, beispielsweise über eine Stellschraube, sodass die Einheit gegen die Feder auf der anderen Seite der Einheit permanent gedrückt ist.
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Der Polymeraktor kann insbesondere ein streifenförmiger, zumindest einschichtiger Aktor sein, sodass die Bewegung des Ventilkörpers durch die Längenausdehnung in Längsrichtung des Streifens hervorgerufen wird.
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Weitere Merkmale und Vorteile der Erfindung ergeben sich aus der nachfolgenden Beschreibung und aus den nachfolgenden Zeichnungen, auf die Bezug genommen wird.
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In den Zeichnungen zeigen:
- - 1 eine Querschnittsansicht durch eine erste Ausführungsform des erfindungsgemäßen Steuerelements bei nicht betätigtem Polymeraktor,
- - 2 eine Teilansicht des Steuerelements nach 1 bei betätigtem Polymeraktor,
- - 3 eine Frontansicht der Antriebs- und Ventilkörpereinheit, die in 1 eingesetzt wird,
- - 4 eine Querschnittsansicht durch die Einheit nach 3,
- - 5 eine Perspektivansicht der Einheit nach 3,
- - 6 eine Schnittansicht durch eine nur zu Erläuterungszwecken dargestellte Variante eines nicht unter die Erfindung fallenden Steuerelements,
- - 7 eine Teilansicht des Steuerelements nach 6 bei entgegengesetzt betätigtem Polymeraktor,
- - 8 eine Schnittansicht durch eine nur zu Erläuterungszwecken dargestellte Ausführungsform eines nicht unter die Erfindung fallenden Steuerelements,
- - 9 eine Teilansicht des Steuerelements nach 8 bei entgegengesetzt betätigtem Polymeraktor,
- - 10 die Antriebs- und Ventilkörpereinheit, die bei den Ausführungsformen nach den 6 bis 9 eingesetzt ist,
- - 11 eine schematische Schnittansicht durch einen Polymeraktor, der bei der Erfindung eingesetzt wird; und
- - 12 eine schematische, vergrößerte Schnittansicht einer Baugruppe mit zwei Kontaktringen und zwei Polymerfolien.
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In 1 ist ein fluidisches Steuerelement in Form eines Ventils dargestellt, welches ein mehrteiliges Gehäuse mit einem ersten Gehäuseteil 10 und einem daran befestigten zweiten Gehäuseteil 12 aufweist.
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Die beiden Gehäuseteile 10, 12 grenzen an zugeordneten Stirnseiten 14 vorzugsweise unmittelbar aneinander an. Im Bereich der Stirnseiten 14 ist im Inneren des Gehäuses ein Fluidraum 16 ausgebildet, der durch Vertiefungen in beiden Gehäuseteilen 10, 12 definiert ist. Jedoch ist es auch möglich, nur in einem der Gehäuseteile 10, 12 eine Vertiefung auszuführen.
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In den Fluidraum 16 münden im vorliegenden Fall, der nicht einschränkend zu verstehen ist, drei Strömungskanäle 18, 20 und 22, wobei die Mündungen der Strömungskanäle 18, 22 in den Fluidraum 16 einander gegenüberliegen und durch Ventilsitze 24, 26 definiert sind, die durch einen schwenkbaren Ventilkörper 28 wahlweise verschlossen werden kann.
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In 1 ist der Strömungskanal 18 und in 2, nach Verschwenken des Ventilkörpers 28, der Strömungskanal 22 geschlossen. Der Strömungskanal 20 hingegen ist immer zum Fluidraum 16 offen, er kann beispielsweise als Zuströmkanal, und die anderen Strömungskanäle 18, 22 als Abströmkanäle (oder umgekehrt) fungieren.
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Der Ventilkörper 28 ist in den 3 bis 5 ausführlicher dargestellt, und zwar zusammen mit dem Antrieb 30 zum Schwenken des Ventilkörpers, der mit dem Ventilkörper 28 eine vormontierte Antriebs- und Ventilkörpereinheit bilden kann.
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Der Ventilkörper 28 hat eine stabförmige Achse 32, um die er geschwenkt wird und die sich quer durch den Fluidraum 16 erstreckt, wobei sich die Achse 32 durch die den Fluidraum 16 begrenzende Wandung im Bereich der Schnittstelle der Gehäuseteile 10, 12 hindurch erstreckt. Im Bereich der Achse 32 ist an dem Ventilkörper 28 ein Dichtring 34 angebracht, der im vorliegenden Fall im Wesentlichen rechteckig mit abgerundeten Ecken ausgebildet ist. Dieser elastische Dichtring 34 kann auf den Ventilkörper 28 aufgespritzt oder aufvulkanisiert sein. Der Dichtring 34 wird zwischen randseitigen Ausnehmungen am ersten und am zweiten Gehäuseteil 10, 12 zusammengepresst und dichtet somit den Fluidraum 16 im Bereich der Stirnseiten 14 nach außen hin ab. Zudem jedoch dient der Dichtring 34 in dem Bereich, in dem die Achse 32 durch ihn hindurchläuft, als Lagerung für die Achse 32.
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Die Achse 32 erstreckt sich seitlich durch den Dichtring 34 hindurch. Von den seitlichen, in 3 gezeigten Enden der Achse 32 aus verlaufen zwei parallele zweite Arme 36 entweder außerhalb des Gehäuses oder in einem separaten Raum innerhalb des Gehäuses, wobei die Arme 36 in einen Verbindungsschenkel 38, der parallel zur Achse 32 verlaufen kann, übergehen. Vom Verbindungsschenkel aus erstreckt sich ein Antriebsarm 40 zum Antrieb 30 und stellt die Koppelung des Antriebs 30 mit dem Ventilkörper 28 dar.
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Zwischen den zweiten Armen 36 erstreckt sich aber auch ein Arm, im Folgenden erster Arm 42 genannt, von der Achse 32 aus weiter in das Innere des Fluidraums 16 zu den Ventilsitzen 24, 26, zwischen denen er schließlich endet. Der erste Arm 42 verläuft vorzugsweise parallel zu den zweiten Armen 36 und zwischen ihnen, was nicht einschränkend zu verstehen ist.
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Der Ventilkörper 28 ist ein aus mehreren Materialien zusammengesetztes Teil, mit einem Kern (siehe 4), der im Bereich des ersten Arms 42 und im Bereich der Achse 32 innerhalb des Fluidraums 16 mit einem Elastomer umgeben ist, welches ebenfalls durch Anspritzen oder Aufvulkanisieren am Kern angebracht wird. Der Kern kann aus Metall oder aus armiertem Kunststoff bestehen, beispielsweise aus einem mit Kohlenstofffasern verstärkten Kunststoff.
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Während der erste Arm 42 vollständig im Fluidraum 16 liegt und darin geschwenkt wird, erstrecken sich die zweiten Arme 36 und der Rest des Ventilkörpers 28 außerhalb des Fluidraums.
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Auf die Gehäuseteile 10, 12 sind weitere Gehäuseteile zur Bildung eines Antriebsgehäuses 44 aufgesetzt. Im Antriebsgehäuse 44 ist ein seitlich zugänglicher Aufnahmeraum 46 ausgeformt, in welchen der Antrieb in Form eines elektroaktiven Polymeraktors 48 eingebracht wird.
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Der Polymeraktor (siehe 11) ist im vorliegenden Fall relativ dünn, fast folienartig ausgeführt, und zwar in Form eines länglichen Streifens. Der Aufbau selbst erinnert an einen Kondensator und umfasst zwei im Wesentlichen parallele, elastische und folienartige Elektroden 50, 52, welche an eine Spannungsquelle angeschlossen werden können und welche zwischen sich eine inkompressible Polymerschicht 54 aufnehmen. Die Elektroden 50, 52 liegen vollflächig an den Ober- und Unterseiten (flächenmäßig die größten Seiten der Polymerschicht) an und decken diese ab. Der Polymeraktor 48 wird an seinen Querrändern 56 (siehe 11), das heißt an seinen kurzen Seiten, die einen größeren Abstand voneinander haben als die Längsränder des streifenartigen Polymeraktors, beispielsweise mittels eines Kontaktrings 58 und einer Kontakthülse 60 geklemmt, wobei die Kontakthülse 60 und der Kontaktring 58 einen Antriebsraum 62 innerhalb der Aufnahme 46 abgrenzen, also eine Wand des Antriebsraums 62 bilden.
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Der Kontaktring 58 liegt an der Elektrode 50 an und die Kontakthülse 60 an der Elektrode 52. Entsprechende elektrische Leitungen 64, 66 zum Kontaktring 58 bzw. zur Kontakthülse 60 sind in 5 dargestellt und führen zu einer Steuerung 69, welche ebenfalls im Antriebsgehäuse 44 untergebracht ist (siehe 1).
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Der Polymeraktor 48 ist so befestigt, dass er nach innen, in den Antriebsraum 62 bei entsprechender Aktivierung durch das Anlegen einer Spannung ausbaucht (siehe 2). Dies wird dadurch erreicht, dass die Polymerschicht 54 sich seitlich und damit in Längsrichtung aufweitet, indem sie durch die Spannungsbeaufschlagung dünner wird. Diese Längenzunahme des streifenförmigen Polymeraktors 48 führt zu einem Ausbauchen aus einer in 1 gezeigten Ausgangsstellung. In dieser Ausgangsstellung ist der erste Arm 42 nach links verschwenkt und schließt den Strömungskanal 18.
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Die Koppelung des Polymeraktors 48 mit dem Antriebsarm 40 erfolgt über mehrere Teile, nämlich eine Klemmfeder 68, die U- oder Ω-förmig ausgeführt ist und zwischen ihren Schenkeln den Antriebsarm 40 klemmt, indem die Klemmfeder 68 randseitig um den Antriebsarm 40 herum verläuft. Diese Verbindung ist eine lösbare Verbindung.
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Die Klemmfeder 68 ist formschlüssig mit dem Polymeraktor 48 über eine Nietverbindung 70 (siehe 4) gekoppelt.
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Auf der der Klemmfeder 68 entgegengesetzten Seite des Polymeraktors 48 ist ein im Wesentlichen formstabiles Halterungsteil 72, hier in Form einer Platte (siehe 4) angebracht, sodass durch die Nietverbindung 70 das Halterungsteil 72 und die Klemmfeder 68 zwischen sich den Polymeraktor 48 klemmen. Das Halterungsteil 72 liegt in der Mitte des Polymeraktors 48 bezogen auf die Längserstreckung und die Quererstreckung des Polymeraktors 48.
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Darüber hinaus ist optional ein Federelement 74 im Antriebsraum 62 zwischen dem Halterungsteil 72 und einer Trennwand 76 vorgesehen, welche bestrebt ist, den Polymeraktor 48 in die in 2 gezeigte ausbauchende Position zu bringen, das heißt, sie spannt den Ventilkörper 28 in eine Schwenkrichtung vor. Wie in den Figuren zu sehen ist, ist der Ventilkörper 28 in seinen beiden entgegengesetzten Schwenkrichtungen formschlüssig und unmittelbar mit dem Polymeraktor 48 verbunden.
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Durch das Anlegen einer Spannung wird der Antriebsarm 40 beim Ausbauchen des Polymeraktors 48 in die in 2 gezeigte Stellung verschwenkt, in welcher der erste Arm 42 gegen den Ventilsitz 26 drückt. Das Federelement 74 gibt die Richtung der Ausbauchung, die die Verschwenkrichtung sein soll, vor und verhindert, dass der sich längende Polymeraktor 48 beim Anlegen des Stroms durch die Schwerkraft nicht nur nach unten sackt.
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Das Steuerelement weist auch eine Justageeinrichtung auf, mit der sichergestellt wird, dass der Ventilkörper 28 für die Schaltvorgänge optimal zwischen den Ventilsitzen 24, 26 liegt und nicht zu stark an dem einen und zu wenig an dem anderen anliegt oder möglicherweise nur einen Ventilsitz schließen kann. Für die Justageeinrichtung wird die Trennwand 76 verwendet, die unterschiedlich weit in die Aufnahme 46 eingedrückt werden kann, nämlich zusammen mit dem Rest der Antriebseinheit. Zur Justage wird der Polymeraktor 48 bestromt, sodass er in die in 2 gezeigte Stellung verschwenkt wird. Nun wird die Trennwand 76 so weit nach rechts, natürlich zusammen mit dem Rest der Antriebseinheit geschoben, dass schließlich Kontakt zwischen dem ersten Arm 42 und dem Ventilsitz 26 erreicht ist. In dieser Stellung ist das Steuerelement justiert. Die Trennwand 76 kann anschließend vergossen werden, beispielsweise indem der links in 1 von ihr liegende Teilraum des Aufnahmeraums 46 vergossen wird. Alternative Möglichkeiten bestehen darin, dass die Trennwand 76 in die den Aufnahmeraum 46 definierende Wand eingedrückt wird oder in diese über ein Gewinde einschraubbar ist.
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Wie in den 3 bis 5 zu sehen ist, ist die Antriebseinheit eine vorgefertigte Einheit, die über die Klemmfeder 68 sehr einfach mit dem Ventilkörper 28 koppelbar ist. Durch das unterschiedlich tiefe Einschieben dieser Antriebseinheit in das Antriebsgehäuse 44 ist dann schließlich die Justage möglich.
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Die in den 6 und 7 dargestellte Variante unterscheidet sich nur durch wenige nachfolgend erläuterte Unterschiede von der nach den vorhergehenden Figuren, sodass diesbezüglich für entsprechende gleiche oder funktionsgleiche Teile die gleichen bereits eingeführten Bezugszeichen verwendet werden und im Folgenden ausschließlich auf die Unterschiede eingegangen wird.
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Bei der Variante nach den 6 und 7 sind an den entgegengesetzten Seiten des Antriebsarms 40, das heißt beidseitig, Polymeraktoren 48, 48' formschlüssig über eine Nietverbindung 70 angebracht. Jeder Polymeraktor 48, 48' ist so wie der Polymeraktor in den 3 bis 5 und 11 ausgeführt, das heißt, die beiden Polymeraktoren 48 sind gleich. Bei dieser Variante ist kein Federelement 74 vorhanden.
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Die beiden Polymeraktoren 48, 48' sind auch in 10 dargestellt, die die Einheit aus Antrieb 30 und Ventilkörper 28 noch einmal separat zeigt.
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Bei der Variante nach den 6 und 7 ist keine Justageeinrichtung vorhanden. Der Antriebsraum 62 wird durch das Antriebsgehäuse 44 und die Kontakthülse 60 sowie Kontaktringe 58 definiert.
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Die Kontaktierung der beiden Polymeraktoren 48, 48' ist so ausgeführt, dass diese wechselseitig betrieben werden und damit gegeneinander arbeiten. Das bedeutet, wenn der eine streifenartige Polymeraktor 48 eine kurze Länge hat, hat der andere eine größere Länge, sodass zwischen den zwei Endlagen, wie in den 6 und 7 gezeigt, geschaltet werden kann.
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Auch bei der Ausführungsform nach den 8 und 9 ist die entsprechende Einheit aus Antrieb 30 und Ventilkörper 28 entsprechend 10 gewählt. Hier ist jedoch eine Justageeinrichtung vorgesehen. Der im Antriebsgehäuse 44 vorgesehene Raum für den Antrieb 30 ist in Betätigungsrichtung des Antriebs länger, sodass die Antriebseinheit, die in 10 zu sehen ist, in Längsrichtung verschoben werden kann. Hierzu ist an einer Stirnwand als ein Teil der Justageeinrichtung ein mehr oder weniger tief eindrehbarer Schraubbolzen 78 vorgesehen, der gegen eine Wand 80 drückt, die wiederum stirnseitig entweder bereits den Polymeraktor 48 klemmt oder an einen Kontaktring 58 angrenzt. Auf der entgegengesetzten Seite der Einheit ist eine Feder 82 vorgesehen, die die Einheit in Richtung zum Schraubbolzen 78 vorspannt, sodass hier kein Spiel der Einheit innerhalb des Antriebsgehäuses 44 vorhanden ist.
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Natürlich muss nicht zwingend nur ein einschichtiger Aktor vorgesehen sein, es können auch mehrere übereinandergestapelte Polymerschichten 54, die durch Elektroden voneinander beabstandet sind, vorgesehen sein.
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Anhand von 12 wird nachfolgend ein in der Praxis bevorzugter Aufbau des Kontaktrings 58 beschrieben, wie er für alle vorstehend beschriebenen Ausführungsformen eingesetzt werden kann.
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Die Polymerfolie ist in den Kontaktring 58 eingespannt; der Kontaktring kann als Rahmen angesehen werden, der die Polymerfolie hält.
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Dabei besteht der Kontaktring 58 aus zwei Teilen 58a und 58b, wobei eines der Kontaktringteile (hier der Kontaktringteil 58a) an der Elektrode 50 und das andere Kontaktringteil (hier das Kontaktringteil 58b) an der anderen Elektrode 52 anliegt.
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Bei dieser Konstruktion des Kontaktrings 58 ist der Ring 60 in der Ausführungsform von 10 ein Abstandshalter.
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Bei den Ausführungsformen mit zwei Polymerfolien wird eine Polymerfolie in einem Kontaktring 58 und die zweite Polymerfolie in einem zweiten Kontaktring eingespannt. Jeder der Kontaktringe 58 verfügt über zwei Leitungen (siehe in 5 die Leitungen 66, 67 für den „unteren“ (also steuerungsnahen) Kontaktring und die Leitungen 64, 65 für den „oberen“ Kontaktring.
