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 die
wärme-
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.