DE1523388A1 - Electrically operated thermal expansion actuator - Google Patents

Electrically operated thermal expansion actuator

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DE1523388A1
DE1523388A1 DE19651523388 DE1523388A DE1523388A1 DE 1523388 A1 DE1523388 A1 DE 1523388A1 DE 19651523388 DE19651523388 DE 19651523388 DE 1523388 A DE1523388 A DE 1523388A DE 1523388 A1 DE1523388 A1 DE 1523388A1
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DE
Germany
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actuator
housing
heat
temperature
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DE19651523388
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German (de)
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Oliver Trevor Exelby
Steghart Fritz Ludwig Felix
Kershaw Peter Leslie
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Satchwell Controls Ltd
Original Assignee
Satchwell Controls Ltd
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    • F16ENGINEERING ELEMENTS AND UNITS; GENERAL MEASURES FOR PRODUCING AND MAINTAINING EFFECTIVE FUNCTIONING OF MACHINES OR INSTALLATIONS; THERMAL INSULATION IN GENERAL
    • F16KVALVES; TAPS; COCKS; ACTUATING-FLOATS; DEVICES FOR VENTING OR AERATING
    • F16K31/00Actuating devices; Operating means; Releasing devices
    • F16K31/002Actuating devices; Operating means; Releasing devices actuated by temperature variation
    • FMECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F16ENGINEERING ELEMENTS AND UNITS; GENERAL MEASURES FOR PRODUCING AND MAINTAINING EFFECTIVE FUNCTIONING OF MACHINES OR INSTALLATIONS; THERMAL INSULATION IN GENERAL
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    • G05D23/1921Control of temperature characterised by the use of electric means characterised by the type of controller using a thermal motor

Description

Elektrisch betätigter Wärmesusdehnunga-8tellentrieb Die Erfindung betrifft elektrisch betätigte Wärmeauedehnunge-. :,tellantriebe.Electrically operated thermal expansion drive The invention relates to electrically operated thermal expansion. :, actuators.

Man hat eine große Anzahl von elektrisch betätigten Stellentrieben zur Erzeugung einer drehenden oder linearen Stallbewegung vorgeschlagen. Die vorliegende Erfindung betrifft Stellentriebe, die in erster Linie zur Verwendung im Betrieb und/oder Steuerung von industriellen Anlagen oder von Anlagen der Heizunge- und Ventilationstechnik und insbesondere zur Betätigung von Stellgliedern in einem Regelkreis bestimmt sind. Hierbei besteht das Pro- blem, daß sehr häufig eine beträchtliche Leistung zur Betätigung der Stellglieder erforderlich ist und die meinten der bekannten elektrisch betätigten Stallantriebe den Nachteil aufweisen, daß das elektromagnetische Verfahren, von welches bei ihnen Gebrauch gemacht wird, einen Luftspalt erforderlich macht; dies ist ein verhältnismäßig unwirksames Verfahren zur Erzielung der fur die erwähnten HetätJ_t;ungen erforderlichenLeistung und Hubgröße: Bekannt ist ferner auch die Verwendung von `'Järmeausdehnungean-- trieben, beispielsweise in der Haeserkühlanlage eines Verbrennungsmotors ,/ derartige WUrmeausdehnungsantriebe dienen dabei als Th-z#mostaten zur tle;renziing dea Kühlwasserumlaufs, bis der Motor ihre Detriebstemperatur erreicht hat. Durch die vorli@:@;f@r:de Erfindurg -,o-'I eine elektrisch betätigter .@äreu:ausdehn».n;:> "tellsntri.eb für die oben erwähnten Betätigunge- un3/oder Steuerzwecke jleschaff en werden Die Erfindung betrifft somit einen elektrisch betätigten Wärme-- ausdehnungs-Stellantrieb mit einem ein wärmeausdehnfähiges Bedium enthaltenden Gehäuse, eJnem sich aus dem Inneren des Gehäuses durch eine GehäuseNandung nach außen erstreckenden Kolbens, sowie mit einer elektrischen Heizvorrichtung zur Erwärmung des wärme-. ausdehnfähigen Mediums durch Wärmekontakt über eine wärmeleiten- de Oberfläche. Gemäß der Erfindung ist bei einem derartigen Wärmeausdehnunge- Stellantrieb vorgesehen, daß die Heizleistung bezogen auf den effektiven Bereich der Wärmeleitungsoberfläche auf einen Wert be- grenzt ist, welcher in der genannten Oberfläche eine Maximal- ne:.;tLII.r :,r@.evc.t5 Jle lintC:I'halt der- Temperatur liegt, bei weIch(:r eIne bziv. I3ee@.ntr°.ichtigung des wärme- eintritt, Vo:^zii;;saeise dient; als @vtirmeaii"dehnft'hiLes Meditun Polyäthylen mä IV e.it_riem "oainiclzpunkt in der Größenordnung von 245 oF. !:a:; V.erti-ilt(@ii des wd.i-ni#--@:tisdetiril@ihigen '...aterials, im besonderen 'l017 Tcly;i @='@:5#len oder 4Yach:i ccier einen Gemisch dieser beiden Stoffe, @,aihrend rei ner Ifz!triebaleberisdauer ist dabei von Bedeutung, da iiri ;er bes @ieiinten Umständen, insbesondere infolge von überhitzung, eine Verschlechterung bzva. Beeinträchtigung des wärmeausdehn- fä.ii i.gen Materials auftreten taid schließlich den Stellantrieb un- brauchbar machen kann. t:iii wgi Geher wesentlicher Faktor hinsichtlich der Verschlechterung des wärmeausdehnfähigen L,aterials, der in Betracht zu ziehen ist, wenn die 'Kärme durch eine in das ausdehnfähige Material eingebet- tete 'ieizvorrichtung zugeführt wird, betrifft das Verhalten der Oberfläche des Heizeleitients. Die Höhe der Temperatur ist eine Funktion des Wärmeiibergangs je Flächeneinheit der Oberfläche der Heizvorrichtung; es wurde gefunden, daß diese Größe unterhalb eines be:ii;ifzi.en Viertes ge;hai.-tcn werden muß, um zu gewährleisten, da8 die Betriebseigenschaften des wärmeausdehnfähigen Materials nicht beeintr#,icliti.,g-t werden. Dies macht die Verwendung von Hezelae»n-- ten Erforderlich, die eine genügEend große Oberfläche besitzen, von @!,elcher die benötigte 'nergie ohne ttberschreitem ;des ernten "Verses übertragen Gerden kann; die mechanische Anordnung und Aus- bildung der Heizvorrichtung muß solcherart sein, daß diese eich unter der Einwirkung der in dem Material während der Heiz- und Abkühlzyklen auftreten('! ri Kräfte nicht verzieht oder verwirft.. Vorzugsweise weist die fleizvorrichtung eine Drahtwicklung stuf, welche innerhalb des Gehäuses so angeordnet ist, daB dierme- leitende und wärmeabgebende Oberfläche dts Drahtes in direktem Kontakt mit dem wärmeausdehnfähigen Medium steht, wobei der Durch-- me:;ser und die Länge des Drahtes so gewählt sind, daß man im Rah- men der Abmessungen des etellantriebs eine maximale Oberfläche err. J Cb.ta Ein weiterer Faktor, welcher den Betrag der Temperstur beelmflußt., ist der Abstand zwischen benachbarten Heizdrähten sowie der Ab- stand zwischen den Drähten und den nach aufm fzihren:&,heit:uex@. Ein weiterer bedeutsamer C-eei-chtepunkt für eiidemrxe- ausdiehnungs-Stellantrieb besteht dari@m", d *S :das Bktlitd;lieed auf eine Änderung der Wärmezufuhr °schnell en 1l. Inerd- nun,g der Reizvorrichtung in dem wlz,7»,auedehmfXedium ert der. großen Vorteil, dal nur eine minimale Wärmemenge zur Betäti- gung «es i<.olbens erf oi der l icli ist. Befin6s t sich der Kolben in einem Gleichgewichtszustand und wird die Energiezufuhr an das wärnieausdehnfähige N,edium verringert, so nimmt der Zylinder des StelUntriebs, der eine niedrige Temperatur und eine hohe Wärme- trägheit im Vergleich zu dem ausdehnfähigen Medium besitzt, sehr schLell deasen Wärme auf, wodurch sich die Temperatur des wärme- ausdehnfähigen Mediums verringert, was eine rasche Rückstellung des Kolbens ermöglicht. Eine Fadere Art der Betätigung des Kolbens besteht darin, die Wärme dem ausdehnfähigen Medium durch eine außerhalb des Gehäuses angeordnete elektrische Wicklung zuzuführen. Diese Anordnung hat den großen Vorteil, daß das wärmeausdehnfähige Medium nur auf die zu se.ner Ausdehnung erforderliche Temperatur erwärmt wird. Der Zylindar besitzt jedoch eine höhere Temperatur als das wärmeausdehnfähige Medium; bei einer Verringerung der zugeführten Heizenergie muß zunächst die hohe Wärmekapazität des Zylinders abgekühlt werden, bevor sich auch die Temperatur des wärmeausdehnfähigen Mediums verringert. Dies bringt eine gewisse Verzögerung mit sich, die jedoch häufig zulässig ist. Der Leistungsverbrauch ist unter diesen Umständen etwas größer; insbesondere bei kleinen Stellsntrieben ist dies jedoch ohne Bedeutung; außerdem kann Netzspannung verwendet werden, die für die notwendigerweise dünnen und daher zerbrechlichen Ileizdräht(:, wie sie im Inneren eines kleinen Stellantriebs verwendet werden müssen, zu hoch wäre.A large number of electrically operated actuators have been proposed for producing rotary or linear stall motion. The present invention relates sites shoots, which are primarily intended for use in operating / or control and from industrial plants or installations of Heizunge- and ventilation technology, and in particular for the actuation of actuators in a control loop. Here, there is the problem-that very often a considerable power for operation of the actuators is required and the thought of the known electrically operated stable drives the disadvantage, in that the electromagnetic means, by which use is made with them, requires an air gap; this is a relatively ineffective method of achieving that for that mentioned hetätJ_t; ungen required performance and stroke size: The use of `` thermal expansion '' is also known drove, for example in the Haeserkühlanlage one Internal combustion engine , / Such thermal expansion drives serve as Th-z # thermostats for tle; renziing dea cooling water circulation, until he d Engine has reached its operating temperature . Through the vorli @: @; f @ r: de inventor -, o-'I an electrically operated . @ äreu: ausdehn ».n;:>" tellsntri.eb for the operations mentioned above- UN3 / or control purposes are jleschaff s The invention thus relates to an electrically operated heat-- expansion actuator with a heat expandable bedium containing housing, eJnem from inside the housing by a housingNandung outwardly extending piston, as well with an electric heater for heating the heat. expandable medium through thermal contact via a thermally conductive de surface. According to the invention, with such a thermal expansion Actuator provided that the heating power based on the effective area of the heat conduction surface to a value is bounded , which in the mentioned surface has a maximum ne:.; tLII.r:, r @ .evc.t5 Jle lintC: I'halt the temperature is at weIch (: r eIne or I3ee @ .ntr ° .sealing of the heat entry, Vo: ^ zii ;; saeise serves; as @vtirmeaii "dehnft'hiLes Meditun Polyäthylen mä IV e.it_riem "oainiclzpunkt in the order of 245 oF. !: a :; V.erti-ilt (@ii des wd.i-ni # - @: tisdetiril @ ihigen '... aterials, in particular 'l017 Tcly; i @ =' @: 5 # len or 4Yach: i ccier a mixture of these two substances, @, aihrend pure Ifz! the duration of the drive is important because iiri; he had bad circumstances, especially as a result of overheating, a deterioration bzva. Impairment of the thermal expansion If there are any material, the actuator and the can make useful. t: iii wgi walker essential factor in terms of deterioration of the heat expandable material to be considered if the 'Kärme is embedded in the expandable material tete 'heating device is supplied, affects the behavior of the Surface of the heating conductor. The level of temperature is a Function of the heat transfer per unit area of the surface of the Heater; it has been found that this size is below one be: ii; ifzi.en Fourth ge; hai.-tcn to ensure that 8 the operational properties of the heat expandable material do not be affected #, icliti., gt. This makes the use of Hezelae » n-- are required that have a sufficiently large surface from @ !, elcher the required energy without exceeding the harvest "Verses Gerden can transfer; the mechanical arrangement and The formation of the heating device must be such that it is calibrated under the action of in the material during heating and Cooling cycles occur ('! Ri forces not distorted or rejected .. Preferably, the peeling device has a wire winding step, which is arranged inside the housing in such a way that the heat Conductive and heat-emitting surface of the wire in direct Is in contact with the heat-expandable medium, whereby the me:; ser and the length of the wire are chosen so that one in the frame Given the dimensions of the actuator, a maximum surface area err. J Cb.ta Another factor that influences the amount of temperature., is the distance between neighboring heating wires and the stood between the wires and the lead up: &, means: uex @. Another significant C e ei -chtepunkt for eiidemrxe- Ausdiehnungs- Stellantrieb consists of dari @ m ", d * S : the B k t litd; lieed to a change in heat supply ° quickly en 1l. Indigenous Well, the stimulus device in the wlz, 7 », a uedehmfXedium ert the. great advantage that only a minimal amount of heat is required to operate gung "it i <.olbens is successful oi is l icli. The piston is in a state of equilibrium and is the energy supply to the heat-expandable N, edium decreases, so the cylinder of the Actuator, which has a low temperature and a high heat inertia compared to the expandable medium, very much Quickly release heat, which increases the temperature of the heat expandable medium, resulting in rapid recovery of the piston allows. A more insensitive way of actuating the piston consists in supplying the heat to the expandable medium through an electrical winding arranged outside the housing. This arrangement has the great advantage that the wärmeausdehnfähige medium is heated only to the required extent to se.ner temperature. However, the cylinder has a higher temperature than the heat-expandable medium; If the heating energy supplied is reduced, the high thermal capacity of the cylinder must first be cooled before the temperature of the heat-expandable medium also decreases. This introduces a certain delay , but it is often allowed. The power consumption is somewhat greater under these circumstances; However, this is of no importance, especially for small actuators; in addition, mains voltage can be used, which would be too high for the necessarily thin and therefore fragile Ileizdräht (: how they have to be used inside a small actuator).

Gemäß einer Ausführunesform der Erfindung sind gleichzeitig Heizvorrichtungen sowohl außerhalb des Zylinders als auch im Inneren des wärmeausdehnfähigen Mediums vorgesehen. Hierdurch kann sich der Energieverbrauch um einen kleinen Betarg erhöhen, jedoch wirä es hierdurch möglich, die Oberflächenbelastung der inneren Heizorgane ganz erheblich zu verringern, derart daß die Temperatur des wgrmeausdehnfähigen blaLerials selbst unter ungünstigen Bedingungen: innerhalb zulässiger Grenzen gehalten werden kann.According to one embodiment of the invention, heating devices are at the same time both outside the cylinder and inside the heat expandable medium intended. This can increase the energy consumption by a small amount, however, this makes it possible to reduce the surface load on the internal heating elements to reduce quite considerably, so that the temperature of the heat-expandable blaLerials even under unfavorable conditions: kept within permissible limits can be.

Zwischen der einem derartigen Stellantrieb zugeführten Wärme und der hierdurch erzeugten Verstellung besteht keine feste Beziehung, da dies durch die Umgebungstemperatur, Änderungen der von der be-tätigten Vorrichtung ausgeübten Gegenkraft sowie durch WgrmeUbergang zu bzw. von dem Stellantrieb durch die gesteuerte Größe beeinflußt wird. Um eine volle Verstellung zu gewährleisten, muß der Heizvorrichtung eine bestimmte Mindestenergiemenge zugeführt werden; es müssen jedoch auch Vorrichtungen vorgesehen sein, um den Gesamtstellweg zu begrenzen, damit keine Beschädigung des Stellantriebs oder der von ihm betätigten Vorrichtung eintritt. Between such actuator supplied heat and thereby displacement provided there is no fixed relationship, as this will change the pressure exerted by the loading-actuated device counterforce, and by WgrmeUbergang to or affected by the actuator by the controlled quantity by the ambient temperature. In order to ensure full adjustment, a certain minimum amount of energy must be supplied to the heating device; however, devices must also be provided in order to limit the total adjustment path so that no damage to the actuator or the device operated by it occurs.

Bisher wurden zur Erzielung einer derartigen Begrenzung der Ver- etellung eines Stellantriebe Vorrichtungen vorgeschlagen, welche iri tei. 1P Wi gier i@;@'#,-egrIngswi.ckllung d,es 9tellantri.ebe normsler- rrE;i -;e @;@.-;clrlca@sene "onta.I-te aufweisen, die geßffn@et @werd,«. 00- bald cie @@cag@1pe°irc Grenze der 'Verstellung erreicht int. Falle . iNtach cLc 'tethtgciiigaerer£ie nennenswert groß Ist, was die :reel(:iltnismUg grciaer "ttöne mit sich bringt, -BO i'ülii,t dies ?u begz#cjwnv'er 1i6'bens.dauer dera,Liger Bontakte. Anderer- 7,e L ann die Veut@vemdung eines geeignet :massiv ausgeführten f t's k, 1:oistaki;s-xTct.ems au' @#chwier4eiten stoßen. Durch die vurlie@@e:@E Erfindung soll daher auch eine Vorrichtung zur Begrenzung der @tellbewegung des Stellantriebkolbene geschaffen werden, 7u diesem ?weck kennzeichnet eich eine Steuer- bzw. Regelanlage unter Verwendung eines Stallantriebs gemäß der Erfindung durch eine elektronische Regelvorrichtung zur Steuerung der Erregung der des Stallantriebs, sowie durch eine Rücacfilhrvorrichtung., mittels welcher der Regelvorrichtung Signale zugeführt .werden.; welche von :der Stellbewg des Stellan- b tri ebl:olbensyr"geleitet sind und im Sirre einer effektiven Begrenzg der Kolbenverstellung ;des Ste`rae?tre erfreu.. Vorteile und Einzelheiten der Erfindung ergeben eich awdfr, folgenden I1g;;etiZ'e@@1Ai1(@ vors Ausführungƒbeispielen an Hand der' ?,c i @linun(;; in diecac-r zei(;en lIE- 1 i n Schnittansicht einen elektrisch betätigten Wärmeaue- dehnungsstellantri.eb zur U teueriuig eines Wasserdurchflu8-- Ventils für eine lieizarrlxi";e; Ii.E@< ? in `,cahnittansicht ein in seinria Aufbau dem in Figur 1 dareesteJ.l c,eir 'e"#tt--il ähi,Llieitc,q Ventil für ein Kühlsystem; I@i(;, ; in Schnittansicht ein von einem Wärmeausdehnungs-Stellan- trieb mit äußerer und innerer Heizwicklung betätigtes Iieizungs-,Steuerventil; Fi(;g. 4 und 5 alternative: Ausführuneen hinsichtlich der Anordnung der inneren fieizwicklungen; Fig, 6 eine graphische Darstellung zur Veranschaulichung der Auƒ- ,virkungen von Änderungen des Drahtquerschnitts auf die 'e'äraieauagangsgrötit3 einer inneren Heizwicklung; Pigo 7 eine graphische: harstellung zur Veranschaulichung der vergleichsweisen volumetrischen Wärmeausdehnung versc4ie-- dener wärmeausdehnfähiger Medien; Fi;3g< <.@9 9 und 10 Schaltschemata von Begrenzungs-Rückführungen; Fig. 11 ein Schaltschema einer BegrenzungsTRegelvorrichtung. Figur 1 zeigt einen :4tirmeausdehniuags-Stellantrieb in etwa natür- licher Grüße; er weise ein Gehäti-ge 10 auf, durch dessen Grundflä-- chE sich ein Kolben 11 hindurch erstreckt. Das Gehäuse 10 enthalt .eine wfrmeausdehnftilii&s Medium 12 in Form eines Polyäthylens mit, einem Schmelzpunkt von etwa 245 °F <. Um das Gehäuse 10 herwn ist eine IIeizwickltuig 13 gewit:kelt; wenn sich das Polyäthylen infolge Aufheizung :@uodehnt, wird somit der Kolben 11 nach unten ver:_Itellt; der :Kolben 1 1 ist durch eine Stopfbuchse 14 aus Teflon ud: cler31eictien ,geführt, die beim Einschrauben des Gehäusekär-- per:i in ein Unterteil 15 des Gehäuses u.iter Anpreßdruck gehalten wird, Das Polyäthylen wird mittels einer Feder 16 unter konatan- teni brock gehalten; die Feder 16 spannt den Ventilschaft 17 nach oben in eine tefntuigsstellung des Ventiltellers 18 vor. Die Feder 16 ist in einer Bohrung eines Ventildeckels 19 angeordnet, welcher auch einen Dichtungsring 20 für den Ventilschaft 1? trägt. Zwischen dem Gehäuseunterteil 15 und einem Stirnteil 22 in einem GeMiuse 23 erstreckt sich eine verhältnismäßig starke Feder 21; diese Feder dient dazu, die einzelnen Teile in ihrer gegenseitigen have za halten, und ferner auch als Überlast-Feder zur Vermeidung vor Schäden infolge übermäßigen Drucks in der Kammer, falls das Polyäthylen sich nach Schließung des Ventils noch ausdehnen sollte. Wichtig ist, daß die Vorspannkraft der Feder 21 größer als die Federkraft der fedür 16 in deren VUlls tKildig zusammengedrücktem Zasi,and ist. Die Kraft der Feder 16 muß ausreichen` tim den Kol-- ber 1 1 in das Pzilytl uIi;il eil z"lri.ir"kzlidrilcl@en a In ihrem voll ?118Hmlneil - ged.::iickteil luöt=tiid übt c11.: I'eclE:r 16 Yi-3ft von etwa 40 Brit 11f und :itl:i ; die 1@ oder 21 besitzt in ihre!: Vor:ipanrizus tön 1 eine 1''raf t von etwa 5U 'irit. T'fund. Mit diesen Werten ist sioliergestellt, daß die durch die @'to@i i:@ichae 14 lind durch den @@.gendrtt:h einer etwaigen Ilebunt im praktischen Betrieh ste cs :lberwunden wE:rcleri h£irln. Um ein gutes Schließverhalten zu erLf.ien, iat es notwendig, eine wesentlich höhere .Yat tleia tune anzunenden, als erforderlich wäre, um das Ventil nur gerade in die Schließstellung zu bringen; die Zusammeildrückbarkeit der Feder 21 erlaubt die Anwendung dieser höheren Leistung ohne nennenswerte Gefahr einer ßeschädigiang. Sobald der Ventilschaft 17 in Berührung mit dem Ventilsitz 24 gelangt, erhöht die für eine weitere Verstellung des Schaftes erf cräerliche Kraft um etwa 10 Bri t . Pfund; eine weitere Verntel Jung wird daher gehemmt, da ein höherer Druck in dem Gehäuse 10 den Schmelzpunkt de- Polyäthylens erhöht. Des -weiteren ergibt di((: in Figur 1 gezeigte Ventilbauart eine negative thermische: Rück- tühcung infol;e vier iltlhe Eies wärmeausdehnfähigen Mediums zti der gesteuerten 1leiß;,r!;sserstrlimung; im geöffneten Zustand des 'lentils erh@ilt Iau Polyp, tli fieri .@'tirme von der He iß:nassers trömung #,iigefij.:li' L A ein @'Fr3':i_1 älirilielic:r Ilaüart wie in Figur 1, jedoch Zur Verjr,=iidirriF- in cir;erf.ül:lfiyafi@:m, v@c:'@c i die Wicklung 13 zum i l1Tnen de-: Ventil f@ E 1'I'E:@#t wi rd . flci diet;er Ausführungsform ar- 1@c:::.tet der i"c:7_l@c:ti 11 j-c"@.en einen Querzapfen 25, der an üem Ven.- t_*i'.dec;i-c7 1 `i 1_ elatlc:r t ist : in dein Maße Lils das Polyäthylen sich ;au;:dehr@t, b:;wc=.gt :ich die; Gehiuse 10 entgegen der Wirkung von @'r;(lern ?(i iinch ollen und nimmt äF3 t)ei den Ventilschaft 17 nach - olJeii in die df@'nur@ @;:@ Gc ll.uzifr mit. eine !3c:i. dei- i i) l'igur Z gezeigten lurfülir,ing erhält ian wiederum eine negative thermische Rüchführwirhung, da sowohl die Ventilwirkung ,a1.:@ noch die Temperaturverhältnisse unigekehrt sind. Bei der in Figur 3 gezeigten Ausführung ist nun zusätzlich zu der flußeren Reizwicklung 13 eine innere Iieizwicklung 27 vorgesehen. Bei dieser Anordn».ng wirkt der Kolben 11 gegen die Wirkung einer Fei e.- 2(i und ist mit dem Ventilschaft 17 über eine Kupplung 29 verbunden, welche eine Feder 30 aufweist, die sich zur Vermeidung vor Beschädi#;iangen bei übermäßiger Ausdehnung des Polyäthylens zu=-ammendrückt. Bei der in Figur 3 gezeigten Ausführung erhält man, wenn überhaupt, so nur eine geringe thermische Rückführung, da das Gehäuse 10 in einer gewissen Entfernung von dem Ventil angeordnet ist; diese Ausbildung eignet sich daher besonders zur Verwendung in Regelsystemen, wo das Ventil alternativ für Heizung und Kühlung ver- sendet wird. So far, to achieve been such a limitation of the comparison etellung of actuators devices proposed which iri tei. 1P Wi gier i @; @ ' #, - egrIngswi.ckllung d, es 9tellantri.ebe normsler- rrE; i -; e @; @ .-; clrlca @ sene "onta.I-te have the geßffn @ et @ werd,«. 00- soon cie @@ cag @ 1pe ° irc limit of 'adjustment reached int. trap. iNtach cLc 'tethtgciiigaerer £ ie noteworthy large is what the : reel (: iltnismUg grciaer "tones brings with it, -BO i'ülii, t dies? u begz # cjwnv'er 1i6'bens.länge dera, Liger Bontakte. Another- 7, e L ann die Veut @ vemdung one suitable: solidly executed ft's k, 1: oistaki; s-xTct.ems au '@ # chwier4eiten encounter. The vurlie @@ e: @E invention should therefore also provide a device are created to limit the @tellbewegung the actuator piston, 7u this? Weck characterizes a control or regulating system using a stall drive according to the invention by an electronic control device for controlling the excitation of the stall drive, as well as by a back control device., by means of which the Control device signals are supplied. .; which of: the position of the position b tri ebl: olbensyr "are directed and in the buzz of an effective limit the piston adjustment; the Ste'rae? Advantages and details of the invention result from calibration awdfr, the following I1g ;; etiZ'e @@ 1Ai1 (@ in front of the execution examples on hand der '?, ci @linun (;; in diecac-r zei (; en lIE- 1 in sectional view of an electrically operated heat exchanger dehnungsstellantri.eb for the u expensive of a water flow Valve for a lieizarrlxi ";e; Ii.E @ <? in `, cahnittansicht an in seinria structure that in Figure 1 dareesteJ.lc, eir 'e "# tt - il ähi, Llieitc, q valve for a cooling system; I @ i (;,; in a sectional view of a thermal expansion actuator Driven with external and internal heating coil actuated Iieizungs-, control valve; Fi (; g. 4 and 5 alternative: designs with regard to the arrangement of internal developments; Fig, 6 is a graphic representation to illustrate the Auƒ- , effects of changes in the wire cross-section on the 'e'äraieauangangsgrötit3 an inner heating coil; Pigo 7 a graphical representation to illustrate the comparative volumetric thermal expansion versc4ie-- those of thermally expandable media; Fi; 3g <<. @ 9 9 and 10 circuit diagrams of limiting feedback; Fig. 11 is a circuit diagram of a limitation control device. Figure 1 shows a: 4tirmeausdehniuags actuator in approximately natural licher greetings; it has a housing 10, through the base of which chE a piston 11 extends therethrough. The housing 10 contains A wfrmeausdehnftilii & s medium 12 in the form of a polyethylene with, a melting point of about 245 ° F <. Around the housing 10 is a IIeizwickltuig 13 Gewit: kelt; when the polyethylene as a result of heating: @uodexpanded, the piston 11 is thus downwards ver: _Itellt; the: piston 1 1 is through a stuffing box 14 made of Teflon ud: cler31eictien, led, which when screwing in the housing by: i held in a lower part 15 of the housing u.iter contact pressure is, the polyethylene is by means of a spring 16 under Konatan- teni brock held; the spring 16 re-tensions the valve stem 17 above in a tefntuigsstellung of the valve disk 18 before. the Spring 16 is arranged in a bore of a valve cover 19, which also has a sealing ring 20 for the valve stem 1? wearing. Between the lower housing part 15 and a front part 22 in one GeMiuse 23 extends a relatively strong spring 21; this spring serves to keep the individual parts in their mutual have za hold, and also as an overload spring to prevent it from damage due to excessive pressure in the chamber, if that Polyethylene should continue to expand after the valve is closed. It is important that the biasing force of the spring 21 is greater than that Spring force of the compressed tKildig fedür 16 in their VUlls Zasi, and is. The force of the spring 16 must be sufficient in the col- About 1 1 in the Pzilytl uIi; il eil z "lri.ir" kzlidrilcl @ en a In their full ? 118Hmlneil - ged.::iickteil luöt = tiid exercises c11 .: I'eclE: r 16 Yi-3ft of about 40 Brit 11f and: itl: i; the 1 @ or 21 has in their !: Before: ipanrizus tön 1 one 1''raf t from about 5U'irit. T'fund. With these values is insulated, that through the @ 'to @ ii: @ichae 14 lind through the @@. gendrtt: h one any Ilebunt in practical operation ste cs: loverwunden wE: rcleri h £ irln. In order to achieve good closing behavior, it is necessary to have a much higher .Yat tleia tune to be assumed than would be necessary, just to bring the valve into the closed position; the The compressibility of the spring 21 allows it to be used higher performance without any significant risk of damage. As soon as the valve stem 17 is in contact with the valve seat 24 reaches, which increases for a further adjustment of the shaft Required strength by about 10 Bri t. Lb; another Verntel Jung is therefore inhibited because a higher pressure in the housing 10 increases the melting point of polyethylene. Furthermore, di ((: valve design shown in Figure 1 a negative thermal: return Action as a result of four different eggs heat-expandable medium controlled 1leiß;, r!; sserstrlimung; when the valve is open received Iau Polyp, tli fieri. @ 'tirme from the He iß: nassers flow #, iigefij.: li' LA a @ 'Fr3': i_1 älirilielic: r Ilaüart as in Figure 1, however Zur Verjr, = iidirriF- in cir; erf.ül: lfiyafi @: m, v @ c: '@ ci the winding 13 to the i l1Tnen de-: valve f @ E 1'I'E: @ # t wi rd. flci diet; he embodiment ar- 1 @ c :::. Tet the i "c: 7_l @ c: ti 11 jc" @. En a transverse pin 25, which is attached to the Ven.- t_ * i'.dec; i-c7 1 `i 1_ elatlc: rt is: in your measure lils the polyethylene itself ; au;: dehr @ t, b:; wc = .gt: i die; Gehiuse 10 against the effect of @ 'r; (learn? (i iinch ollen and takes äF3 t) ei the valve stem 17 to - olJeii in the df @ 'only @ @;: @ Gc ll.uzifr with. one ! 3c: i. The lurfülir, ing shown ii) l'igur Z receives in turn a negative thermal Rüchführwirhung, since both the valve effect , a1.: @ still the temperature conditions are not reversed. In the embodiment shown in Figure 3 is now in addition to the An inner winding 27 is provided for the external stimulus winding 13. In this arrangement, the piston 11 acts against the action of a Fei e.- 2 (i and is connected to the valve stem 17 via a coupling 29 connected, which has a spring 30, which is to avoid from damage if the polyethylene expands excessively to = - press down. In the embodiment shown in FIG. 3, if at all, one obtains so only a small thermal feedback, since the housing 10 in a certain distance from the valve; these Therefore, training is particularly suitable for use in control systems, where the valve is alternatively sends comparable for heating and cooling.

Wesentlich für die vorliegende Erfindung ist, daß der Wärmeübergang von der elektrischen Heizvorrichtung auf das wärmeausdehnfähige Material unter Bedingungen vor sich geht, die endlos wie- derholbar sind, derart daß der Stellantrieb eine lange Lebensdauer erhält. Speziell bei Anwendungen für die Heiz-- und Belüftungsindustrie ist eine Nutzlebensdauer von 10 Jahren oder sogar noch länger erforderlich. Bei Verwendung von Wachsen kann der Unterschied zwischen dem Schmelzpunkt und dem-'1Versehlechterungspunkt" (point of deterioration) von etwa 20 00 bis 10 oC oder noch weniger betragen. Das bedeutet, daß ein Wachs mit einem Schmelzpunkt von 100 00 eine Verschlechterung zeigt, wenn es auch nur für begrenzte Zeitdauern auf Temperaturen zwischen 110 oC und 120,°C erhitzt wird. Andererseits wird dem dadurch entgegengewirkt, daß das wärmeausdehnfähige Material in den Steilantrieben gewöhnlich unter sehr hohen Drucken arbeitet und diese hohen Drucke die Temperatur, bei welcher eine Verschlechterung einsetzt, heraufsetzt; der Schmelzpunkt wird 7-..-r:- ebenfalls gleichzeitig heraufgesetzt, jedoch gewöhnlich nicht ebenso viel wie der Verschlechterungspunkt. Das gleiche Problem besteht auch für Polyäthylen und Gemische von Polyäthylenen und Wachsen. Vlie bereits erwähnt; besteht das beste Verfahren, gefährliche Antiage der Temperatur an den jieizoberflächen zu vermeiden, darin, daß man den ele'.ttrischen fieizdraht ganz von dem wärmeaus-. dehnfähigen Material trennt; in bentimmten Fällen macht dies je-- doch eine für praktische Zwecke unerwünscht hohe Energiemenge erforderlich; in solchen Fällen ist es daher erwünscht, den Heizdraht in direkte Berührung mit dem wärmeausdehnfähigen Me- dium zu bringen. Es lfß-t sich zeigen, daß die kritische Temperatur eines aus Draht gewickelten Widerstands später erreicht wird, wenn Drähte von kleinerem Durchmesser parallel zueinander verwendet werden. Des weiteren wurde gefunden, daß nicht-kreisf örmige, in geeigneter Welse flache Drähte runden Drähten überlegen sind, da sie von Haus aus eine größere Oberfläche bezogen auf ihren nuerschnitt be- si,@zen. Aus mechanischen Gründen ist jedoch in vielen Fällen Draht mi-@ kreisförmigem nuersehnitt erwünscht; wenngleich Draht mit kreisförmigem Querschnitt von größerem Durchmesser zur Erzielung einer größeren Wärmeleitungs-- bzw. --übergangsfläche naturgemäß länger und daher schwieriger in einer Reizvorrichtung unterzubrin- gen ist, muß häufig dennoch derartiges Drahtmaterial verwendet werde?.., um eine Übererwärmung zu vermeiden. Bei den in den Figuren 1 und 2 gezeigten Ausführungsformen ist die Heizwicklung 13 außerhalb de:, Gehäuses angeordnet, so daß ein beträchtlicher Sicherheitsspielraum vorhanden ist; bei der in Fi#;ur 3 gezeigten Ausführung hingegen ist es wesentlich, die Be- lastung wn 20 bis 30 % unter den Betrag, bei welchem eine Zer- setzung beginnt, zu reduzieren, urr, Spannungsschwankungen Rechnung zu trägen, welche eine 7nderung der @ibei#tt@-.genen Wattleistung annähernd proportional dem Quadrat; der npannung verursachen. Es ist möglich, eine Irinunheizvorrichtung zu konstruieren, die auf einen Alixminiumzylinder gewickelt ist; gute Ergebnisse wurde jedoch mit einer in Figur A gezeigten Anordnung erzielt, bei welcher vier kleine Säulen bzw. "tobe 30 aus einem Isollermate-- rial einen bandförmigen Heizdraht 31 tragen. Desgleichen wurden gute Ergebnisse auch mit der in Figur 5 gezeigten Anordnung erzielt; bei dieser erstrecken sich zwischen '7tirnplatten 33 'sechs Säulen bzw. Stäbe 32, die jeweils gesonderte, jedoch elektrisch in Reihe geschaltete Wicklungen 34 tragen. Die gralhische Darstellung in Figur 6 veranschaulicht den oben erwähnten Vergleich der Oberflächentemperaturen, wie sie an einen Draht A reit verhältnismäßig kleinem Durchmesser (Drahtnorm 32) mit ainer Oberfläche von 1,3 Quadratzoll und an einem Draht B mit größerem Durchmesser (Drahtnorm 28) mit einer Oberfläche von 3,35 Quadratzoll ergeben. In beiden Fällen betrug die Kolbenver-- ein 7o11 r@v#:-c:n eine vorspannung von 200 Drit. Pfund; G li e If-.r E-t1uF@-s t11119 hetrup 29,9 "Watt. Wie ersichtlich, hat die Tcr I;e7:@tar de.e3 Drahts 1, nach 7 r=inriten einen '@Yert von 540 oF er-- . reicht, .-*'lijrE@nd der Dr:@rit P nur 410 011 erreicht hat und seine T @n i,E@xEi uxweniger steil anstr-igt. Ilm die rraxirnale Oberflächen- terr I,eratur :tir:f, etwa 30U °I' hc:rF@,t@^uset@.;.r.. s va,irde eine noch größere I,l.ir-Iic@ 1,c:1 diesen PE3s-;:verwendet; die betreffende Kurve ist je-. doch nicht d:_rt>.s tf@llt Die Kurve C veranschaulicht die Kolben-- verstE:llung in Pros enten des ltaximalhubs. Pie dem W'#iz,meausdehnungsstellantrieb zuführbare maximale Leistung ist gemäß den vorstehenden ffi1ierlegungen begrenzt; die Begrenzung der Temperatur des wärmeausdehnfähigen haterials und der Stell- sntriebsvez@Jtelliul[, erfordern jedoch noch weitere @fberlegungen. Gemäß einer Ausführungsform der Erfindung besteht das wärmeaus- detirifvhiie Yediurn in der Hauptsache aus Polyäthylen mit einem "ahuielzpunkt zwischen 95 und 150 °C. Dieses Material gewährleistet auf Grund seiner Eigenschaften einen wirksamen Betrieb des fitell-- antriEibs bei Temperaturen, die entschieden unterhalb dem Schmelz- punkt des Mediums liegen, jedoch genügend hoch sind, um Einflüsse der Umgmlgstemperatur zu verringern; Belastungen von 10 Watt pro Quadratzoll und weniger lassen sich erreichen. Überraschend gute Ergebnisse wurden mit Tioeehet's PA 130 erzielt; diel ist ein Polydthylen mit einem `,chmelz;punkt von 245 01''. Die graphische Darstellung in Figur 7 veranschaulicht die vorteilhaf- ten Eigenschaften diese, L9aterials im Vergleich mit anderen rtof- fcn, die als gereignet in Betracht kamen; wie ersichtlich, tritt bi:@ 190 c'I beine nennen ,vierte Ausdehnung auf; danach steigt die <<,-irrr.eausdellnuni; bei einem TF>mper,.turf-instieg auf etwa 265 oF sehr rasch an. Im folgenden werden nixn an Hand der Figuren 8 bis 11 Maßnahmen und Vorrichtungen zur Begrenzung der Verstellung des Stellantriebs und der Temperatur des wärnisausdehnfühigen LZatVials erläutert. Figur n zeigt eine Heizungssteuer- bzw. Regelanlage, bei welcher eire @lhrmeausdehnungs-`@tel7_antrieb 35 ein Stellventil 36 nach Maß- gabe der von einem Regler 37 in Abhängigkeit vom Betrag eines von einer R,7eßbrücke 38 erzeugten Regelabweich- bzw. Fehlersignals zu- gef-itirten Leistung betätigt. Die Brücke weist in ihrem einen Arm 39 ein auf die Temperatur des zu'überwachenden Raums ansprechendes Eleitent und an einem ihrer Knotenpunkte ein Rückkopplungspotentio-- meter 40 auf, dessen Schleifarm 41 mechanisch nach Maßgabe der Ver3-tellung des Stellantriebs angetrieben wird. Die Begrenzungs- vor:cicztung weist einen an dem Rückführpotentiometer 40 angeord--. neten Kontakt 42 auf, welcher mit einem Punkt 43 der Brücken- schaltung verbunden ist; die Anordnung ist so getroffen, daß bei Erreichen der erforderlichen Verstellung der Schleifkontakt 41 mit,-dern Festkontakt 42 schließt und dadurch einen Teil der Brücke -kurzschließt, Die Anordnung ist dabei so getroffen, daß das an den Ausgangsklemmen der Brücke so herz orgehufene große Signal im `'inne: einer Verringerung der der Iie;. "wic-klung 44 des Stellan- 35 zut;ei'ührten Leistung gerichtet i::t, so daß die Verstel- lung des Stellantriebs hierdurch begrenzt wird. Wie ersichtlich, ist der von dem Kontakt 42 geführte Strom klein und das Potentio-- me':er braucht nur geringfügig modifiziert zu werden. Eine ähnliche Anordnung ist in Figur 9 gezeigt; hier weist das RücKführpotentiometer 44 an dem geeigne-cen Ende einen nicht--line- aren Bereich 45 auf. Sobald daher die erforderliche Grenze der Verstellung von dem Schleifkontakt 41 erreicht ist, nimmt das Rück-- führsignal schnell zu; hierdurch wird an der Meßbrücke 38 ein Signal erzeugt, das einer weiteren Verstellung in nennenswert zu- nehmendem Ausmaße entgegenwirkt. Diese Anordnung bedingt eine effektive Vergrößerung des Proportionalbandes (Proportionalbe- reichs) des Systems, und der Stellweg des Stellantriebs reist daher einen "Begrenzungsbereich" auf, in welchem bei übermäßiger Wärmezufuhr zu dem Stellantrieb eine stabile Zage eingenommen wird. Dies kann häufig vorteilhaft gegenüber der Anordnung gemäß Figur 8 sein, bei welcher der Stellantrieb eine Oszillation um die Grenz-- lege ausführen hunn s Nenn die Y#oii 'LO:;k te schließen bzw. unter.- brechen. hie zta£.i:zt beschriebenen beiden @usführcirir;en eignen sich in Fällen, wo die Belastung des einem vorgegebenen Gesetz folgt und die Verstell«ng de3 "t@J.J--iritriebg daher in kon-- staritc.r Beziehung zu der Temperatur des würmeausdehnfähigen Mate- rials steht. In dem gezeI.gten Beispiel -Nird die Belastung des Stellantriehs im wesentlichen durch die von der Rücksteilfeder 46 riuageübte Kraft gebildet. Die zur Verwendung mit den beschriebenen Viärnieausdetinungs-`"tellan- trieben vorgesehenen Rückführungen können auch temperaturempfind lici!e Elemente aufweisen, die in Kontakt mit dem Stellentrieb ange-- ordr.et sind, derart, daß eine von der tellan tri eb- tenjperatur abhtngige Rückführung erzielt wird. Eine derartige Ausführung zeigt Figur 10; hier liegt ein Temperatur--Rückführelement 47 in einer Brückenschaltung 48, derart daß eine an dem "tellantrieh 35 festgestellte Temperaturzunahme im Ausgang der ?reßbrücke 48 ein Signal im Sinne einer Verringerung der der Stellantriebshei- zung 44 z@Wef?ihr-:?n Leistung erzeugt, Des weiteren ist in Reihe mit dem :cäckführelement ein Niderstand 49 mit positivem Tempera- turkoeffizienten vom Bariumtitanat-Typ vorgesehen; dieser Wider--- stand 49 ist physisch in engem Wärmekontakt mit dem w#rmeausdean@ t'-(ilii#!E:n Der liariunititanat..'1'Iiderstand 49 beoitzt die dall er über einen Temperaturbereich bis ?ur @=uri_c `@';ai?t@erixi.@ir ei:nc;n niedrigen von im wesent-- 1-i.c:hE-ii honi-#..t,nte@r: 'aeä t zeigt; bei. Temperaturen oberhalb der Curie-- `rer@ptr-,itiir (er '-''S.cler:tand jedoch rasch an, Die Curie--Tem-- per-Atir luinn 1iei der Herstellung der Anordnung vorbestimmt werden @inc irarici daher so @@eer;i-hlt *verdens daß sie mit der gewünschten Be- der- `'tel7.ant_@iebs zusammenfällt. Bei dieser iti;:fizhriisir, tritt d«11;21- i:ci ni Irreichen der gewünschten Begrenzungs- tc:r r@:.x#.-i;ur eiri starker Anstieg des Rüchfünrsignals auf, wodurch eine I;e"reii:-;ung der der iteizvorrichtung 44 zugeführten Leistung @?rrei ehü #,rird. Line weitere Anordnung ist in Figur 11 gezeigt; bei dieser Anord- nung wird eil< Wärmeausdelinungs--Stellantrieb 35 ohne Rückführung zu dtm I;reß'ülller betriebene beispielsweise in EIN/AI1#',-.Betriebs- Nei se . In diesem F.11 e liegt ein Bariumtitanat-Widerstand 49 in Reihe mit der Heizwiclrltzrig 44 und .st physisch in engem thermi- scl@_er Kontakt mit dem wärmeausdelinfähigen Material angeordnete Die ?Zufuhr der Erregungsleistung erfolgt über einen Bimetall-- `1'hr rr. osta ten 50 in dem zu regelnden Raum; das Ventil 36 wird ent- sprechend in die Öffnuags-- oder Schließstellung gebracht. Bei Te;i peraturdn unterhalb der Curie-Temperatur ist der Widerstands- wert des Widerstands 49 verr,:-@hld,ssigbar klein; bei Temperaturen oberhalb der Curie-Temperatur hingegen steigt der Widerstand rasch an und begrenzt die Heizungsleistung auf einen zulässigen Wert. Die in dem widerstand 49 selbst erzeugte Verlu$tleistung beeinträchtigt die Begrenzungswirkung nicht, vorausgesetzt, daß, wie oben erwähnt, für einen guten Wärmekontakt gesorgt ist. Die Vorrichtungen gemäß den Figuren 10 und 11, bei welchen ein Dariumtitanat--Widerstand 49 vorgesehen ist, bieten einen Schutz in solchen Fällen, wo das zu betätigende mechanische System eine veränderliche Belastung für den Stellantrieb 35 darstellt, das System jedoch eine bestimmte überschüssige Verstellung aufzu- nehmen vermag. Die von dem Stellantrieb ausgeüete Kraft würde hierbei auf den der Grenztemperatur entsprechenden Wert begrenzt. It is essential for the present invention that the heat transfer from the electrical heating device to the thermally expandable material takes place under conditions which can be repeated endlessly, so that the actuator has a long service life. Especially in applications for the heating and ventilation industry, a useful life of 10 years or even longer is required. When using waxes, the difference between the melting point and the point of deterioration can be from about 20 00 to 10 oC or even less. This means that a wax with a melting point of 100 00 shows deterioration if it is only heated for limited periods of time to temperatures between 110 oC and 120.degree. C. On the other hand, this is counteracted by the fact that the heat- expandable material in the steep drives usually works under very high pressures and these high pressures are the temperature at which deterioration begins The melting point is also increased at the same time, but usually not as much as the deterioration point The same problem exists with polyethylene and mixtures of polyethylenes and waxes. Vlie already mentioned; the best practice is dangerous To avoid anti-aging of the temperature on the heating surfaces, in that the electrical heating wire is completely removed from the heat. separates stretchable material; in certain cases this does but an undesirably high amount of energy for practical purposes necessary; in such cases it is therefore desirable to use the Heating wire in direct contact with the heat-expandable material bring dium. It can be shown that the critical temperature of a wire wound resistance is reached later when wires from smaller diameter can be used parallel to each other. Of further it was found that non-circular, suitable Catfish flat wires are superior to round wires because they are made of House made of a larger surface in relation to its nu si, @ zen. For mechanical reasons, however, it is wire in many cases mini @ circular cut desired; although wire with circular cross-section of larger diameter to achieve a larger heat conduction or transition area longer and therefore more difficult to accommodate in a stimulation device. However, such wire material must often be used will? .. to avoid overheating. In the embodiments shown in Figures 1 and 2, the Heating coil 13 outside de :, housing arranged so that a there is considerable margin of safety; at the in For the embodiment shown, however, it is essential to load wn 20 to 30% below the amount at which a disintegration settlement begins to reduce, urr, voltage fluctuations account to slow, which is a change in @ ibei # tt @ -. genes wattage approximately proportional to the square; cause the tension. It is possible to construct an irinun heater that is wound on an aluminum cylinder; good results has been but achieved with an arrangement shown in Figure A, at which four small columns or "tobe 30 from an Isollermate - Wear a band-shaped heating wire 31 rial. Likewise were good results also achieved with the arrangement shown in FIG. 5; in this six columns extend between '7tirnplatten 33' or rods 32, each separate, but electrically in series connected windings 34 carry. The grailic representation in Figure 6 illustrates the above mentioned comparison of the surface temperatures as they are at a Wire A has a relatively small diameter (wire standard 32) with a surface of 1.3 square inches and on a wire B with a larger diameter (wire standard 28) with a surface area of 3.35 square inches. In both cases the piston ratio was a 7o11 r @ v #: - c: n a preload of 200 Drit. Lb; G li e If-.r E-t1uF @ -s t11119 hetrup 29.9 "watts. As can be seen, the Tcr I; e7: @tar de.e3 wire 1 , after 7 r = inriten a '@Yert of 540 oF er--. enough, .- * 'lijrE @ nd the Dr: @rit P has only reached 410 011 and his T @ ni, E @ xEi ux less steeply exhausted. Ilm the rraxirnale surface terr I, eratur: tir: f, about 30U ° I 'hc: rF @, t @ ^ uset @.;. r .. s va, earth an even bigger one I, l.ir-Iic @ 1, c: 1 these PE3s - ;: used; the curve in question is each. but not d: _rt> .s tf @ llt Curve C illustrates the piston-- ADJUSTMENT: in pros ducks of the maximum stroke. Pie dem W '# iz, expansion actuator maximum power that can be supplied is limited in accordance with the above specification; the limitation the temperature of the heat-expandable material and the sntriebsvez @ Jtelliul [, but require further @fconsideration. According to one embodiment of the invention, the heat ex- detirifvhiie Yediurn mainly made of polyethylene with a Ahuielz point between 95 and 150 ° C. This material ensures due to its properties, an effective operation of the fitell-- drive at temperatures that are decidedly below the melting point point of the medium, but are high enough to prevent influences reduce the ambient temperature; Loads of 10 watts per square inch and less can be achieved. Surprisingly good results have been achieved with Tioeehet's PA 130; diel is a polydethylene with a `` melting point of 245 01 ''. the graphic representation in Figure 7 illustrates the advantageous properties of these, L9materials in comparison with other rtof- fcn who were considered eligible; as can be seen, occurs bi: @ 190 c'I call legs, fourth extension to; after that the <<, - irrr.eausdellnuni; with a TF> mper, .turf-instieg to about 265 oF very much quickly. Nothing will be explained in the following on the basis of FIGS. 8 to 11 and devices for limiting the displacement of the actuator and the temperature of the thermally expandable LZatVial. Figure n shows a heating control or regulating system in which eire @ lhrmeausdehnungs-`@ tel7_antrieb 35 a control valve 36 made to measure given by a controller 37 depending on the amount of one of a R, 7eßbrücke 38 generated control deviation or error signal to- operated. The bridge has one arm in her 39 a responsive to the temperature of the room to be monitored Eleitent and a feedback potential at one of its nodes meter 40, the grinding arm 41 mechanically in accordance with the Adjustment of the actuator is driven. The limiting before: cicztung has one on the feedback potentiometer 40. Neten contact 42, which with a point 43 of the bridge circuit is connected; the arrangement is such that at Achieving the required adjustment of the sliding contact 41 with the fixed contact 42 closes and thereby part of the bridge -Shorts, the arrangement is made so that the the output terminals of the bridge so heartily heard a large signal in the '' inner: a decrease in the Iie ;. "winding 44 of the actuator 35 applied; the output is directed in such a way that the adjustment This limits the development of the actuator. As can be seen the current carried by contact 42 is small and the potential me ': it only needs to be modified slightly. A similar arrangement is shown in Figure 9; here shows that Feedback potentiometer 44 at the suitable end has a non-line aren area 45 on. As soon as the required limit of the Adjustment of the sliding contact 41 is reached, takes the back-- lead signal fast to; as a result, at the measuring bridge 38 a A signal is generated that can be significantly increased for further adjustment. counteracts increasing proportions. This arrangement requires a effective enlargement of the proportional band (proportional Reichs) of the system, and the travel of the actuator travels therefore a "limitation area" in which when excessive Heat supply to the actuator a stable Zage is assumed . This can often be advantageous compared to the arrangement according to FIG. 8 in which the actuator oscillates around the limit lay out hunn s name the Y # oii 'LO:; k te close or under.- break. hie zta £ .i: zt described two @usführcirir; en are suitable in Cases where the burden of a given Law follows and the adjustment de3 "t @ JJ - iritriebg therefore in con- staritc.r relationship to the temperature of the extensible material rials stands. In the example shown, the load on the Stellantriehs essentially by the return spring 46 trained strength formed. The for use with the described Viärnieausdetinungs-"" tellan- Drives provided returns can also be temperature-sensitive lici! e elements that come into contact with the setting instinct ordr.et are in such a way that one of the tellan drift temperature dependent repatriation is achieved. Such a design Figure 10 shows; a temperature feedback element 47 is located here in a bridge circuit 48 such that one on the "tellantrieh 35 ascertained temperature increase in the exit of the? Reßbrücke 48 a signal in the sense of a reduction in the actuator heat zung 44 z @ Wef? ihr -:? n power generated, furthermore is in series with the: bag guiding element a resistance 49 with positive temperature barium titanate type turcoefficients provided; this cons --- Stand 49 is physically in close thermal contact with the w # rmeausdean @ t '- (ilii #! E: n The liariunititanat ..'1'Iiderstand 49 The dall he heats over a temperature range of up to ? ur @ = uri_c `@ '; ai? t @ erixi. @ ir ei: nc; n low of essentially 1-ic: hE-ii honi - # .. t, nte @ r: 'aeä t shows; at. Temperatures above the Curie `` rer @ ptr-, itiir (er '-''S.cler: tand quickly, however, The Curie - Tem-- per-Atir luinn 1iei the establishment of the arrangement are predetermined @inc irarici therefore so @@ eer; i-hlt * verdens that they with the desired der- `'tel7.ant_@iebs coincides. At this iti;: fizhriisir, enters d «11; 21- i: ci ni failure of the desired limitation tc: rr @ :. x # .- i; ur eiri strong rise in the response signal, causing a value of the power supplied to the heating device 44 @? rrei ehü #, rird. A further arrangement is shown in Figure 11; in this arrangement tion is fast <heat evaluation - actuator 35 without feedback to dtm I; reß'ülller operated e.g. in EIN / AI1 # ', -. No se. In this F.11 e there is a barium titanate resistor 49 in Row with the Heizwiclrltzrig 44 and .st physically in close thermal scl @ _er contact with the heat-expandable material arranged The excitation power is supplied via a bimetal `1'hr rr. osta th 50 in the room to be controlled; the valve 36 is brought into the open or closed position speaking. at Te; i peraturdn below the Curie temperature is the resistance value of resistor 49 verr,: - @ hld, ssigbar klein; at temperatures above the Curie temperature, on the other hand, the resistance increases quickly and limits the heating output to a permissible one Value. The power loss generated in the resistor 49 itself does not affect the limiting effect, provided that As mentioned above, good thermal contact is ensured. The devices according to Figures 10 and 11, in which a Darium titanate resistor 49 is provided to provide protection in those cases where the mechanical system to be operated is a variable load on the actuator 35 represents that System, however, to record a certain excess adjustment able to take. The force exerted by the actuator would limited to the value corresponding to the limit temperature.

Claims (1)

P a t e n t a n a p r ü c h e ;
1. elektrisch betätigter Wärmeausdehnungs--ctellantrieb mit einem ein wärmeausdehnfähiges Medium enthaltenden Gehäuse, einem sich aus dem Inneren des Gehäuses durch eine Gehäusewandung nach außen erstreckenden Kolben, sowie mit einer elektrischen Heizvorrichtung zur Erwärmung des wärmesusdehnfähigen Mediums durch Wärmekontakt über eine wärmeleitende Oberfläche, dadurch e k e n n z e i c h n e t , daß die Heizleistung bezogen auf den effektiven Bereich der Wärmeleitungsoberfläehe auf einen teert begrenzt ist, welcher in der genannten Oberfläche eine Maximaltemperatur erzeugt, die unterhalb der Temperatur liegt, bei welcher eine Verschlechterung bzw. Beeinträchtigung des wärmeausdehnfähigen Mediums eintritt. 2. Stellantrieb nach Anspruch 1, dadurch g e k e n n z e i c h - n e t , daß die Heizvorrichtung eine zusammen mit dem wärue-, auadehnfähigen Medium (12, Figur 3) in dem Gehäuse (1O) ange- ordnete Drahtwicklung (27. Figur ,3; 31, Figur 4.; 34, Figur5 ) aufweist. 3. Stellantrieb nach Anspruch 2, dadurch g e M e n n sei a h - ne t 9 dad Durchmesser und Unge des Beizdrahtee so gewählt
äitid, daß sich für die gegebenen Abmessungen des "tellantriebri eine maximale Oberfläche ergibt. 4. <#tellantrieb nach Angp.r»=xch c, dadurch j; e k e n n z e i e h ü e t , daß de, Tieiz::"3l? ä nicht,-kr sisfbriaigen Ouerechnitt be- sitzt. 5, #3 tellantrieb nach einem der Anapräche 2 bis 4, dadurch ge.- lr e n n z e i c 11 n e t , drei der fieizdraht in Form einzelner Wicklungen (,34, Figur 5) um im Gehäuseinneren angeordnete Stäbe (32s, FlEur ä) aigeordnet :ist. 6. .'lteil antri eb >)a-.h Ant4p-,Gch 1, Cadur ch g e k e n n z e i c h n e t , daß die (13, Figuren 1 und 2) um die Außense_te des Gehtiuierj (1i) herum Fugeardriet ist' und daß die Innenoberfläche des Gehäuses die wärmeleitende Wtirmeübergangs-- oberäläche bildet. ?. ritellantrieb iraüb, einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch g $ k e n n z e i c h n e t , daß eine erste Heizvorrichtung (27, Figur 3) ix inneren den Gehäu8ea und eine zweite Holz- « varrichtung (13) außerhalb des Gehäuses eorgeeehen sind.
B. ''tellantrieb nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch e k e n n z e i. c ri n e t; , daß als wUrmeausdehnfähiges Ke- divm ein thermoplastischer Stoff vorgesehen ist. . "7tellatitrieb nach Anspruch 6, dadurch g e k e n n z e i c h - n e t , daß der thermoplastische Stoff ein Polyäthylen mit einem :Ichmelzpunkt in der Größenordnung von 245 oF ist. 11,).`'tellantriet) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch e 1c E n n z e i c h n e t , daß das Gehäuse (10, Figur 1)
:in einem weiteren Gehäuse (23) angeordnet und in seiner ?,ege durch eire ttberlastfeder (21) gehalten wird, derart daß sich das Geh#iuse (10) zur Vermeidung einer Beschädigung körperlich entgegen der Wirkung der Überlastfeder (21) verschieben kann, --'alls durch die Wärmeausdehnung des Mediums (1$) ein über- mäßiger Druck auf den Kolben (11) ausgeübt wird. 11.Wärmeausdehnungs-Stellantrieb nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß im Erregungsetromkreis der Heizvorrichtung (44, Figur 11) des Stellentriebs ein tempe- raturempfindlicher Halbleiter (49) zur Begrenzung der Verstellung des Kolbens vorgesehen ist, indem sein elektrischer Widerstand unter entsprechender Verringerung der Stromzufuhr zu der Heiz- vorrichtung ansteigt, sobald die Temperatur des wärmeausdehn- fähigen Mediums einen vorgegebenen Wert erreicht.
12. Wärmeausdehnungs--`3te11.antrieb nach einem der vorhergehenden - Arisprüche, g e k e n n z e i c h n e t durch fombination mit einem Strömungamitteldurchfluß-Steuerventil, dessen ver- stellbares 'teil (17 , 18, Figuren 1 bis 3) durch den 3tell-- antrieb (10, 11) betätigt wird. 13, "tellantrieb gemäß Anspruch 12, dadurch g e k e nn z e i c h n e t , daß das Gehäuse (10) in der Nähe der Strömungsmittel-- durchflußleitung des Ventils angeordnet ist, derart daQ eine thermische Rückführung von der Temperatur des das Ventil durchströmenden Strömungsmittels zu dem wärmeauedehnfghigen Nedium (18) erzielt wird. 14. Regel- bzw. Steueranlage unter Verwendung eines Stellantriebe nach Anspruch 11, g e k e n n z e i o h n e t durch einen Thermostatschalter (50, Figur 11) in Reihe im Erregungestror- kreis der Heizvorrichtung (44) des Stellantriebs. 15. Regel-- bzw. Steueranlage unter Verwendung eines Stellantriebs nach einem der Ansprüche 1 bis 13, g e k e n n z e i o h - n e t durch eine elektronische Regelvorrichtung (37, Figu- ren $ bis 10) zur Steuerung der Erregung der Heizvorrichtung (44) des Stellantriebs, sowie durch eine Rückführvorrichtung
(44, 41, Figuren 8 und 9; 47, 49, Figur 1U), mittels welcher
vier Regelvorrichtung (37) Signale zugeführt werden, welche ab von der Stellbewegung des Stellantriebkolbens /geleitet sind
und im Sinne einer effektiven Begrenzung der golbenverstel-. lang des Stellantriebs wirken.
Patent applications;
1. electrically operated thermal expansion actuator with a a housing containing a thermally expandable medium, a from inside the housing through a housing wall outwardly extending piston, as well as with an electric Heating device for heating the heat-expandable medium by thermal contact via a thermally conductive surface, thereby indicates that the heating output is based on the effective area of the heat conduction surface to one tar is limited, which one in said surface Generates a maximum temperature that is below the temperature, in which a deterioration or impairment of the heat-expandable medium occurs. 2. Actuator according to claim 1, characterized in that g e k e nnzeich - net that the heating device together with the wärue-, expandable medium (12, Figure 3) in the housing (1O) arranged wire winding (27th figure, 3; 31, figure 4 .; 34, figure 5) having. 3. Actuator according to claim 2, characterized g e M e nn se i ah - ne t 9 dad diameter and length of the pickling wire selected in this way
äitid that for the given dimensions of the "tellantriebri gives a maximum surface. 4. <#tellantrieb according to Angp.r »= xch c, thereby j; eken nzeieh ü et that de, Tieiz :: "3l? ä not, -kr sisfbriaigen Ouerechnitt sits. 5, # 3 actuator according to one of the requirements 2 to 4, thereby ge.- lr enn zei c 11 net, three of the fieizdraht in the form of individual Windings (, 34, Figure 5) arranged around inside the housing Rods (32s, floor ae) arranged: is. 6. Part antri eb>) a-.h Ant4p-, Gch 1, Cadur ch geken nzeich net that the (13, Figures 1 and 2) around the Outside of the Gehtiuierj (1i) around Fugeardriet is' and that the Inner surface of the housing the heat-conducting heat transition surface forms. ?. ritellantrieb iraüb, one of the preceding claims, characterized g $ indicates that a first heating device (27, Figure 3) ix inner the housing and a second wooden « device (13) are passed outside of the housing.
B. '' actuator according to one of the preceding claims, characterized e label i. c ri net; that as a heat- expandable core divm a thermoplastic material is provided. . "7tellatitrieb according to claim 6, characterized geken nzeich - net that the thermoplastic is a polyethylene with a: I melting point is on the order of 245 oF. 11,). `` 'Tellantriet) according to one of the preceding claims, characterized e 1c It indicates that the housing (10, Figure 1)
: arranged in a further housing (23) and in its?, ege is held by eire ttberlastfeder (21) so that the housing (10) to avoid physical damage can move against the action of the overload spring (21), - 'all due to the thermal expansion of the medium (1 $) an over- moderate pressure is exerted on the piston (11) . 11. Thermal expansion actuator according to one of the preceding Claims, characterized in that in the excitation current circuit the heating device (44, Figure 11) of the actuator drive a temperature Temperature sensitive semiconductor (49) to limit the adjustment of the piston is provided by its electrical resistance with a corresponding reduction in the power supply to the heating device rises as soon as the temperature of the heat capable medium reaches a specified value.
12.Thermal expansion `` 3rd 11th drive according to one of the preceding - Aris sayings, characterized by combination with a fluid flow control valve whose relative adjustable 'part (17, 18, Figures 1 to 3) through the 3tell-- actuator (10, 11) is actuated. 13, "tell drive according to claim 12, thereby geke nn I show net that the housing (10) in the vicinity of the fluid-- flow line of the valve is arranged such that daQ a thermal feedback from the temperature of the valve flowing through fluid to the heat-expandable Nedium (18) is achieved. 14. Regulation or control system using an actuator according to claim 11, gekennzeiohnet by a Thermostat switch (50, Figure 11) in series in the excitation circle of the heating device (44) of the actuator. 15. Regulation or control system using an actuator according to one of claims 1 to 13, gekennzeioh - net by an electronic control device (37, Fig- ren $ to 10) to control the excitation of the heater (44) of the actuator, as well as a feedback device
(44, 41, Figures 8 and 9; 47, 49, Figure 1U), by means of which
four control device (37) signals are fed, which away are guided by the actuating movement of the actuator piston /
and in terms of an effective limitation of the golbenverstel-. long of the actuator.
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