DE1166006B

DE1166006B - Stellmotor mit Stellbewegung durch Zu- oder Abfuhr von Waerme

Info

Publication number: DE1166006B
Application number: DED33259A
Authority: DE
Inventors: Jens Erik Gammelby
Original assignee: Individual
Current assignee: Individual
Priority date: 1960-05-04
Filing date: 1960-05-04
Publication date: 1964-03-19
Also published as: DK103619C

Description

Stellmotor mit Stellbewegung durch Zu- oder Abfuhr von Wärme Die Erfindung betrifft einen Stellmotor mit einem mechanischen Ausgangsteil, dessen Stehbewegung durch die bei Zu- oder Abfuhr von Wärme erfolgenden Volumenänderungen eines in dem Stellmotor eingeschlossenen temperaturempfindlichen Motorelements erzeugt wird.
Es sind Motorelemente bekannt, bei denen ein Dehnstoff, der in eine Membran- oder Balgdose oder einen mit beweglichem Kolben abgeschlossenen Zylinderraum eingeschlossen ist, durch, einen elektrischen Heizwiderstand beheizt werden kann. Ein solcher Stellmotor kann jedoch nur in einer Richtung, nämlich bei Wärmezufuhr, gesteuert werden, während die Rückkehr ungesteüert, nämlich nach Maßgabe der Wärmeabfuhr an die Umgebung, erfolgt.
Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, einen solchen auf Wärmezu- oder -abfuhr ansprechenden Stellmotor so auszubilden, daß er reversibel steuerbar ist. -Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß dadurch gelöst, daß die eine Lötstelle eines an sich bekannten umpolbaren Peltierelements im Bereich des temperaturempfindlichen Motorelements angeordnet ist. Wird das Peltierelement vom Strom durchflossen, wird Wärme von der einen Lötstelle zur anderen transportiert. Man hat- es daher in der Hand, dem Motorelement entweder Wärme zuzuführen oder Wärme von ihm abzuführen. Um die reversible Bewegung zu steuern, genügt es, das Peltierelement umzupolen.
Eine Erhöhung der Leistungsfähigkeit ergibt sich, wenn zwei Motorelemente gegeneinandergeschaltet sind und zwischen ihnen das an sich bekannte Peltierelement angeordnet ist, dessen beide Lötstellen je an ein Motorelement angeschlossen sind. Bei dieser Anordnung wird bei jedem Stromdurchgang dem einen Motorelement Wärme entzogen, dem anderen Motorelement Wärme zugeführt, so daß mit dem gleichen Strom gleichzeitig beide Motorelemente im gegenläufigen Sinne beeinflußt werden.
Man kann vorzugsweise zwei äquivalente Motorelemente verwenden. Dann ist die gesamte Vorrichtung unabhängig von der Umgebungstemperatur, weil Schwankungen der Umgebungstemperatur sich gleichmäßig auf beide Motorelemente auswirken.
Das Motorelement besteht insbesondere aus einer an sich bekannten ganz oder teilweise mit Flüssigkeit gefüllten Balg- oder Membrandose. Wenn die Dosen vollständig mit Flüssigkeit gefüllt sind, ergibt sich eine zum Wärmetransport proportionale Regelung; ist die Dose dagegen nur teilweise mit Flüssigkeit gefüllt, sorgt der Dampfdruck in der Dose dafür, daß beim Überschreiten eines bestimmten Temperaturunterschiedes der Motor in die Endstellung geht.
Die Zeichnung stellt ein Ausführungsbeispiel des Gegenstandes der Erfindung dar. Es zeigt F i g.1 einen Längsschnitt durch einen Stellmotor mit vollständig gefüllten Balgdo-sen, F i g. 2 eine Draufsicht auf diesen Stellmotor und F i g. 3 einen Längsschnitt durch einen Stellmotor mit teilweise mit Flüssigkeit gefüllten Balgdosen.
Der in den F i g. 1 und 2 veranschaulichte Stellmotor besitzt einen feststehenden Zylinderteil l mit Befestigungslappen 2, auf dessen innerem Flansch 3 die feststehenden Seiten 4 und 5 der beiden Balgdosen 6 und 7 aufliegen. Die beiden Seiten 4 und 5 sind über Peltierelemente 8 miteinander verbunden, deren Lötstellen 9 unmittelbar mit den Bodenseiten 4 und 5 in wärmeleitender Verbindung stehen. Die beweglichen Seiten 10 und 11 der Balgdosen 6 beziehungsweise 7 sind über Federn 12 und 13 auf einem Rahmen 14 mit zylindrischen Abstützplatten 15 und 16 abgestützt. Eine Stange 17 vermag die Stellbewegung, zum Beispiel auf ein Ventil, zu übertragen. Um den Wärmetransport durch die Peltierelemente 8 nicht zu stören, ist darauf zu achten, daß der zylindrische Körper 3 schlecht wärmeleitend ist. Das gleiche gilt von dem Rahmen 14.
Im Betrieb wird Strom durch die Peltierelemente 8 geschickt. Je nach der Stromrichtung kühlt sich die eine Lötstelle 9 ab und die andere Lötstelle 9 erwärmt sich. Diese Wärme wird auf die Flüssigkeitsfüllung der Balge übertragen, so daß sich der eine Balg dehnt und der andere zusammenzieht. Bei einem Anstieg oder Abfall der Umgebungstemperatur verhalten sich beide Balgelemente 6 und 7 gleich, das heißt, sie dehnen sich gleichmäßig aus oder ziehen sich gleichmäßig zusammen, so daß hierdurch keine Stellbewegung hervorgerufen wird. Der Stellmotor ist daher unabhängig von der Umgebungstemperatur, im Gegensatz zu den bisher bekannten wärmebetätigten Stellmotoren. Die beiden Federn 12 und 13 dienen nicht nur als Übertragungselemente, sondern gleichzeitig als Sicherheitsorgane bei übermäßigem Anstieg der Umgebungstemperatur.
Das in F i g. 3 veranschaulichte Ausführungsbeispiel hat den gleichen Aufbau wie der Stellmotor in den F i g.1 und 2 mit den folgenden Ausnahmen: Die Balgdosen 6' und 7' sind nur teilweise mit Flüssigkeit gefüllt, so daß in ihnen der Dampfdruck wirksam ist. Außerdem liegen die beweglichen Seiten 10' und 11' direkt an den Stützringen 15' und 16' des Rahmens 14' an. Zusätzlich ist noch je eine Feder 18 und 19 vorgesehen, die zwischen die bewegliche Seite I0', 11' der Balgdosen beziehungsweise den Rahmen 14' und die feststehende Seite 4', 5' der Balgdosen beziehungsweise den Zylinderkörper 3' geschaltet sind. Zu diesem Zweck hat der Zylinderkörper 3 Verlängerungen 20 und 21 nach den beiden Seiten. Die übrigen Teile des Stellmotors, die denjenigen des erstgenannten Ausführungsbeispiels entsprechen, tragen die gleichen Bezugszeichen wie dort, sind jedoch mit einem ' versehen.
Dieser Stellmotor arbeitet sowohl mit Federn 18, 19 als auch ohne Federn. Wenn keine Federn vorhanden sind, kann man durch den Wärmetransport von der einen Balgdose zur anderen sehr rasch einen solchen Unterschied im Dampfdruck der beiden Dosen hervorrufen, daß die beweglichen Teile in eine Endstellung gehen. Durch Stromumkehr kann man ebenso rasch ein Umschlagen in die andere Endstellung erreichen. Mit Federn stellt sich ein Gleichgewicht zwischen dem Dampfdruckunterschied und der Federpressung ein, so daß der Motor als Proportionalstellmotor arbeitet.
Die erfindungsgemäße Idee läßt sich auch mit anderen Motorelementen, zum Beispiel Bimetallstreifen, durchführen. Es kommen auch vollständig mit Dampf gefüllte Membran- oder Balgdosen in Frage. Die Kupplung der einzelnen Motorelemente miteinander ist nur als Beipiel aufzufassen; man kann auch die Motorelemente über einen zweiarmigen Hebel miteinander kuppeln, wenn z. B. eine Winkelbewegung erwünscht ist oder eine bestimmte Kraftverteilung zwischen den beiden Motorelementen.

Claims

Patentansprüche: 1. Stellmotor mit einem mechanischen Ausgangsteil, dessen Stellbewegung durch die bei Zu-oder Abfuhr von Wärme erfolgenden Volumenänderungen eines in dem Stellmotor eingeschlossenen temperaturempfindlichen Motorelements erzeugt wird, dadurch gekennzeichnet, daß die eine Lötstelle (9) eines an sich bekannten umpolbaren Peltierelements (8) im Bereich des temperaturempfindlichen Motorelements (6, 7) angeordnet ist.
2. Stellmotor nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß zwei Motorelemente gegeneinandergeschaltet sind und daß zwischen ihnen das an sich bekannte Peltierelement angeordnet ist, dessen beide Lötstellen je an ein Motorelement angeschlossen sind.
3. Stellmotor nach Ansprüchen 1 und 2, dadurch gekennzeichnet, daß die beiden durch das an sich bekannte Peltierelement verbundenen Seiten der Motoreleniente mechanisch starr miteinander gekuppelt sind und daß die durch den Wärmetransport bewegten Ausgangsteile ebenfalls miteinander verbunden sind.
4. Stellmotor nach Ansprüchen 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß das Motorelement aus einer an sich bekannten ganz oder teilweise mit Flüssigkeit gefüllten Balg- oder Membrandose besteht.
5. Stellmotor nach Ansprüchen 2 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß bei teilweiser Flüssigkeitsfüllung der Dose je eine Feder zwischen beweglicher Seite und stationärer Seite der Dosen vorgesehen ist.
6. Stellmotor nach Ansprüchen 2 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß bei vollständiger Flüssigkeitsfüllung der Dose je eine Feder zwischen beweglicher Seite der Dosen und dem Verbindungsglied zwischen diesen Dosenseiten vorgesehen ist. In Betracht gezogene Druckschriften: Deutsche Patentschrift Nr. 955 918; USA.-Patentschriften Nr. 2 922 284, 2 928 253.