DE2847119A1 - Temperaturempfindliche steuereinrichtung - Google Patents

Description

Besc h reibung

Die Erfindung betrifft temperaturempfindliche Steuereinrichtungen, die eine Steuerfunktion ausführen sollen, wenn ein temperaturabhängiges Teil der Steuereinrichtung eine gegebene Temperatur erreicht. Beispiele derartiger Einrichtungen stellen thermostatisch geregelte Fluid-Ventile oder elektrische Schalter dar. Die Erfindung ist z.B. bei einem Ventil zur thermostatischen Regelung eines Heißwasser-Raumradiatorseinsetzbar, um die Temperatur der Umgebungsluft auf oder etwa auf einen geforderten Wert oder Wertebereich zu halten.

Eine erfindungsgemäße Steuer- oder Regeleinrichtung verwendet ein Element aus einem Material mit einem Elastizitätsmodul, der sich reversibel stark mit der Temperatur ändert, wenn das Material innerhalb eines Übergangstemperaturbereichs einer Temperaturänderung unterworfen wird, wobei der Übergangstemperaturbereich durch die Zusammensetzung des Materials festgelegt wird (sogenannte "Gestaltspeicherwirkung"(shape memory effect, SME)). Eine Vielzahl bekannter Legierungen besitzen die Gestaltspeicherwirkung, wenn sie einer vorbereitenden Viärmebehandlung unterzogen worden sind. Im Rahmen der Erfindung wird als Legierung bevorzugt eine Kupfer-Zink-Aluminium-Legierung Verwendet.

Es sind eine Reihe von Vorschlägen zur Verwendung von Gestaltspeicherwirkung-Legierungen bei Steuer- oder Regelvorgängen bekannt. Aus der US-PS 3 59 4 674 und der US-PS 3 664 582 ist die Verwendung einer Schraubenfeder aus einer Nickel-Titan-Legierung und einer Schraubenfeder ohne Gestaltspeicherwirkung bekannt, die einander entgegengesetzt auf ein Steuer- oder Regelelement einwirken, das in der erstgegenannten Patentschrift als elektrischer Kontakt, und in der letztgenannten Patentschrift als Ventilelement ausgebildet ist. Auf den genannten US-Patentschriften sind An-

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Ordnungen zur Einstellung der Temperatur offenbart, bei der der Steuer- oder Regelvorgang innerhalb des Übergangsbereichs der verwendeten Legierung ausgeführt wird.

Es hat sich gezeigt, daß Elemente aus Legierungen mit Gestaltspeicherwirkung, die nominell dieselbe Legierungszusammensetzung aufweisen und derselben Wärmebehandlung ausgesetzt wurden, um die Legierungen in den geforderten Martens it-Umwandlungszustand zu bringen, trotzdem Übergangstemperaturbereiche aufweisen, die in geringem Maß voneinander abweichen. Das hat seine Ursache in der extrem empfindlichen Abhängigkeit der Übergangstemperatur von der Zusammensetzung der Legierung. Geringe Fehler in dem Legierungsprozess haben daher Schwankungen der Umwandlungstemperatur zur Folge. Hieraus folgt, daß dieselbe Einstellung der Temperatureinstelleinrichtung bei verschiedenen Elementen mit Gestaltspeicherwirkung verschiedene Betriebstemperaturen ergeben kann. Insbesondere, wenn die Einstelleinrichtung numerisch in Temperaturwerten geeicht ist, verringert dieser Mangel die Wiederholbarkeit bei den thermostatischen Steuer- oder Regeleinrichtungen, welche Elemente mit Gestaltspeicherwirkung verwenden.

Gemäß der vorliegenden Erfindung besitzt eine auf Temperatur ansprechende Steuer- oder Regeleinrichtung mit einem Element, welches einen temperaturabhängigen variablen Elastizitätsmodul besitzt, zusätzlich zu den Mitteln zum Einstellen der Temperatur des Regelvorgangs innerhalb des Übergangstemperaturbereichs des Elements separate Eicheinrichtungen, die voreinstellbar sind, um die Betriebstemperatur einer gegebenen Einstellung der Einstellmittel auf einen geforderten Wert einzustellen. Mittels der Verwendung der Eicheinrichtungen ist es dann möglich, die Betriebstemperatur mindestens näherungsweise mit der numerischen oder anderweitigen Temperatur-

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markierung auf den Einstellmitteln in Übereinstimmung zu bringen.

Gemäß der Erfindung enthält eine temperaturempfindIiehe Steuer- oder Regeleinrichtung ein Steuerelement, das längs eines vorgegebenen Pfads verschiebbar"ist und eine verschiebungsabhängige Steuerfunktion ausführt, ein Betätigungsorgan mit einem temperaturempfindlichen Element, welches auf das Steuerelement wirkt, wobei das temperaturempfindliche Element'einen Elastizitätsmodul besitzt, der innerhalb eines vom Material des Elements abhängigen Übergangstemperaturbereichs mit der Temperatur veränderlich ist, das Betätigungsorgan enthält ferner ein elastisches Vorspannelement, welches dem temperaturempfindlichen Element entgegengerichtet wirkt, wobei das Steuerelement bei einer Temperaturänderung innerhalb des Übergangstemperaturbereichs sich längs des Pfads bewegt, die erfindungsgemäße temperaturempfindliche Steuer- oder Regeleinrichtung enthält ferner Eicheinrichtungen zum Auswählen eines Teils des Übergangstemperaturbereichs für einen gegebenen Bewegungsbereich des Steuerelements, und Handeinstellmittel zur Einstellung derjenigen Temperatur innerhalb des gewählten Teils des Übergangstemperaturbereichs, bei der das Steuerelement sich in einer gegebenen Steuerposition befindet.

Die Eicheinrichtungen können derart ausgebildet sein, daß sie das Betätigungsorgan und das Steuerelement bezüglich eines festen Punkts einstellen, um das Steuerelement längs des Pfads bezüglich des Betätigungsorgans einzustellen, oder sie können zur Einstellung der Belastung dienen, die von dem Vorspannelement auf das temperaturempfindliche Element bei irgendeiner Temperatur wirkt. Die separaten Einstellmittel arbeiten bevorzugt in einer anderen Betriebsart dieser drei Betriebsarten, sie können jedoch in derselben Betriebsart wie die Eicheinrichtungen arbeiten.

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Im folgenden werden Ausführungsbeispiele der Erfindung anhand der Zeichnung näher erläutert. Es zeigen:

Fig. 1 bis 4 Steuereinrichtungen mit zwei verschiedenen Arten der Einstellung der Temperatur, bei der der Steuervorgang ausgeübt wird, und mit zwei verschiedenen Arten der Eichung;

Fig. 5 und 6 Temperatur-Verschiebungs-Diagramme der ' Betätigungsorgane der Fig.1 ;

Fig. 7 Temperatur-Verschiebungs-Diagramme des Betätigungsorgans der Fig. 2;

Fig. 8 einen vertikalen Schnitt durch eine bevorzugte Ausführungsform eines der Fig. 1 entsprechenden Ventils;

Fig. 9 eine Aufsicht auf einen Einstellring;

Fig.10 einen Schnitt längs der Linie X-X der Fig. 9;

Fig.11 eine Aufsicht auf ein Teil des Betätigungsorgans ;

Fig.12 einen Schnitt längs der Linie XII-XII der Fig. 11;

Fig.13 eine Seitenansicht eines weiteren Teils des Betätigungsorgans; und

Fig.14 eine Aufsicht auf das Teil der Fig. 13.

In der nachfolgenden Beschreibung sind die temperaturempfindlichen Steuereinrichtungen beispielsweise Ventile, insbesondere einstellbare Thermostatventile für Raumheizung-Wasserradiatoren. Es sei jedoch darauf hingewiesen, daß dieselben Steuerprinzipien auch auf andere Steuerabläufte, z.B. bei elektrischen Schaltern anwendbar sind.

Die in den Fig. 1-4 dargestellten Steuereinrichtungen steuern den Durchfluß eines Fluidsdurch ein Ventilgehäuse in Richtung des dargestellten Pfeils, mittels eines Steuer-

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elements (Ventilelement 2), das auf einem Ventilstempel 3 sitzt und sich längs eines vorgegebenen Pfads verschieben kann, der durch die Achse des Stempels 3 festgelegt ist, um einen Ventilsitz 4 zu schließen. Der Ventilstempel 3 läßt sich mittels eines temperaturempfindlichen Betätigungsorgans 5 axial bewegen, welches auf die Umgebungstemperatur anspricht und ein Element 6 aus Material variabler Elastizität, z.B. ein Material mit Gestaltspeicherwirkung, enthält. Der Ventilstempel 3 besitzt ein mit Gewinde versehenes Ende 7, das in einen Kolben 8 eingeschraubt ist, der in einem Zylinder 9 sitzt, der in das Ventilgehäuse 1 geschraubt ist. Auf dem Kolben 8 wird von gegenüberliegenden Seiten durch das Element und das Vorspannelement 10 eingewirkt, welches als schraubenförmige Druckfeder dargestellt ist, wobei das Element 6 eine Kraft ausübt, die das Ventilelement 2 gegen den Ventilsitz 4 verschließt, während das Vorspannelement in entgegengesetzter Richtung wirkt und das Element 6 belastet.

Das Element mit variabler Elastizität besteht aus einer wärmebehandelten Legierung, die eine variablen Elastizitätsmodul innerhalb eines Übergangstemperaturbereichs aufweist, welcher durch die Legierungszusammensetzung festgelegt und derart gewählt ist, daß er den gewünschten Arbeitstemperaturbereich der Steuereinrichtung umfaßt. Eine bevorzugte Legierung stellt die Kupfer-3ink-Aluminium-Legierung dar, die näherungsweise folgende Zusammensetzung in Gewichts-Prozent besitzt:

Kupfer 70 %
Aluminium 4 %
Zink 25 %

Oberhalb und unterhalb des tlfcergangstemperaturbereichs hat eine Temperaturänderung eine nennenswerte Auswirkung auf die

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thermischen Eigenschaften des Elements 6. Innerhalb des Temperaturübergangsbereichs bewirkt eine Temperaturerhöhung eine allmähliche Zunahme des Elastizitätsmoduls und somit eine Abnahme der Verformung des belasteten Elements. Fig. zeigt die Temperatur/Auslenkungscharakteristik 12 des Betätigungsorgans 5, wobei die Auslenkung gleich derjenigen des Kolbens 8 ist. Es ist ersichtlich, daß bei einem Temperaturanstieg innerhalb des Übergarigsbereichs von T nach T die Auslenkung θ von

JM-LIN ΜΑΑ

®max nach 6„™ variiert. Eine Verringerung der Auslenkung des Kolbens 3 ^na^ zur Folge, daß der Ventilstempel 3 und das Ventilelement 2 gegen den Ventilsitz 4 laufen, sodaß sich das Ventil bei einer gegebenen Temperatur schließt.

Die Auswirkung der Gestaltspeicherwirkung ist reversibel: bei einer Abnahme der Temperatur vom Wert T-j^ hebt sich der Ventilstempel 3, und das Ventil öffnet sich. Wenn das Ventil die Strömung des heißen Wassers zu einem Raumradiator regelt, folgt daraus als Ergebnis, daß die Raumtemperatur in der Nähe des Radiators eng bei der Temperatur innerhalb des Übergangsbereichs gehalten wird, bei welcher das Ventilelement vom Ventilsitz abhebt.

In den Fig. 1-4 sind zwei Arten der Einstellung derjenigen Temperatur dargestellt, bei der das Ventil öffnet. In Fig. wirkt eine Vorspannfeder 10 auf eine Endplatte 11 des Zylinders 8, und das gesamte Betätigungsorgan 5 kann mit dem Ventilelement 2 körperlich axial bezüglich des Ventilsitzes eingestellt werden; wenn der Zylinder 9 in das Gehäuse 1 gedreht wird, resultiert hieraus eine Einstellung des Abstands des Ventilelements 2 vom Ventilsitz 4 ohne Änderung der Kompression der Feder 10. Wenn z.B. das Betätigungsorgan 5 aus der dargestellten Lage abgesenkt wird, ist ein geringerer Temperaturanstieg nötig, bis das Ventil schließt,

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und die Umgebungstemperatur wird folglich auf einem kleineren Wert gehalten als dies zuvor der Fall war.

Die Wirkung, die durch das Einstellen des Betätigungsorgans 5 relativ zum Gehäuse 1 erzielt wird, ist in Fig. 6 dargestellt, die die Temperatur in Abhängigkeit von dem Abstand des Ventilelements 2 bezüglich des Sitzes 4 zeigt; Θ_Γ stellt dann diejenige Stellung dar, bei der das Element 2 auf seinem Sitz schließt. Die Einstellung des Betätigungsorgans 5 im Gehäuse 1 hat die Wirkung, daß die Temperatur/ Auslenkungskurve 12 der Fig. 5 längs der horizontalen Achse verschoben wird, wie durch die Kurve 12A fortschreitend bis zur Kurve 12D dargestellt ist. Bei jeder beliebigen Einstellung des Betätigungsorgans ist die Temperatur, bei der das Ventil schließt, durch den Schnittpunkt derjenigen Kurve 12, mit der durch ergehenden vertikalen Linie gekennzeichnet, welche dieser Einstellung entspricht. Durch diese Einstellung ist es also möglich, die Temperatur, bei weicher das Ventil schließt, z.B. zwischen der Temperatur T₁ und T2 zu verändern, wobei der begrenzte Bereich T₁ bis T2 innerhalb des Übergangstemperaturbereichs T'_MIN und T¹^_x der verwendeten Legierung mit Gestaltspeicherwirkung liegt.

In der Praxis ist es schwierig, eine Legierung herzustellen, die genau den gewünschten Übergangstemperaturbereich besitzt; kleinere Schwankungen der Zusammensetzung und der Reinheit der Legierung und der thermischen Behandlung sind die Ursache für unterschiedliche Bereiche. Wenn z.B. aus einem derartigen Grund die Temperatur/Auslenkungskurve des Betätigungsorgans gemäß der gestrichelten Linie 13 verläuft, sind die Ventilschließtemperaturen für gegebene Einstellungen des Betätigungsorgans von den zuvor erörterten Werten verschieden; in Fig. 6 sind die den Kurven 12A und 12D entsprechenden Kurven als gestrichelte Linie 13A und 13D dar-

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gestellt, und es läßt sich erkennen, daß die Kurven 13A und 13D die Linie Θ.-, nicht im Bereich T., bis T2 schneiden, sodaß das Ventil nicht mehr thermostatisch derart gesteuert werden kann, daß es sich innerhalb dieses Bereichs schließt, es schließt sich vielmehr innerhalb eines höheren Temperaturbereichs T„ bis T2'.

Um die Steuereinrichtung derart eichen zu können, daß sie eine thermostatische Steuerung in einem vorgegebenen Temperaturbereich, ·ζ.B. im Bereich T₁ bis T„ ermöglicht, besitzt die Einrichtung zusätzlich vorsetzbare Eicheinrichtungen, vergl. Fig. 1, gemäß der das Ende 7 des Stempels 3 in den Kolben 8 einschraubbar ist. Das Herausschrauben des Stempels aus dem Kolben 8 besitzt die Wirkung, daß die Position des Steuerelements 2 bezüglich des Betätigungsorgans 5 eingestellt und somit die Kurve in Fig. 6 nach links verschoben wird; wie sich erkennen läßt, hat dies die Wirkung, daß der Temperaturbereich, innerhalb dessen sich das Ventil für verschiedene Einstellungen des Betätigungsorgans schließt, zurück zum Originalbereich T. bis T₂ geführt wird.

Die Eicheinstellung ist insbesondere dann wichtig, wenn die Handeinstellung des Betätigungsorgans 5 zum Auswählen der Ventilschließtemperatur numerisch beziffert ist, wie noch erläutert wird.

In Fig. 1 wird die Eicheinstellung dadurch bewirkt, daß die Position des Ventilelements 2 relativ zum Betätigungsorgan 5 verändert wird, während die Temperatureinstellung dadurch bewirkt wird, daß die Positionen sowohl des Betätigungsorgans 5 als auch des Ventilelements 2 gegenüber dem Gehäuse 1 und damit gegenüber dem Ventilsitz 4 verändert werden. Es ist naturgemäß möglich, diese Einstellungen umzukehren, sodaß die Eichung durch Einstellung des Betätigungsorgans 5 und

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die Temperaturwahl durch Einstellung des Ventilstempels 3 relativ zum Betätigungsorgan durchgeführt wird.

Fig. 2zeigt eine zweite Möglichkeit der Temperatureinstellung von Hand. In diesem Fall ist die durch die Feder bei irgendeiner beliebigen gegebenen Temperatur aufgebrachte Vorbelastung einstellbar. In der dargestellten Anordnung wirkt die Feder 10 zwischen dem Kolben 8 und dem Gehäuse 1. Wenn der Zylinder 9 relativ zum Gehäuse 1 gedreht wird, wird der Abstand zwischen der Oberkante des Zylinders 9 und dem unteren Ende der Feder 10 verändert, und damit wird die Belastung des Elements 6 und der Feder 7 entsprechend geändert. Dies hat eine Änderung derjenigen Temperatur zur Folge, bei der die Auslenkung des Elements eine solche Größe aufweist, daß sich das Ventil schließt. Fig. 7 zeigt eine Familie von Temperatur-Auslenkungskurven für verschiedene Vorbelastungen, d.h. für verschiedene Positionen des Zylinders 9 relativ zum Gehäuse 1, und es läßt sich dieser Darstellung entnehmen, daß eine vorgegebene Auslenkung bei zunehmend kleinerer Temperatur erzielt wird, wenn die Vorbelastung abnimmt, wodurch das Ventil sich bei einer kleineren Temperatur schließt. Bei der alternativen Temperatureinstellung gemäß Fig. 2 hängt die Temperatur, bei der das Ventil bei einer gegebenen Position des Betätigungsorgans 5 schließt, wiederum von den Eigenschaften der verwendeten Legierung ab. Wie bei der Ausführungsform gemäß Fig. 1 kann die Steuereinrichtung αμΓσΙι Einstellung des Ventilstempels in dem Kolben 8 geeicht werden, wobei die Wirkung dieser Einstellung der oben' beschriebenen Wirkung ähnlich ist.

Die Eichung der Steuereinrichtungen zur Kompensation verschiedener thermischer Eigenschaften des Elements 6 läßt sich ferner auch dadurch ausführen, daß die durch die Feder 10 ausgeübte Vorbelastung bei irgendeiner beliebigen Ein-

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Stellung des Zylinders 9 gemäß Fig. 1 oder Fig. 2 voreingestellt wird. Das alternative Eichverfahren ist in den Fig. 3 und 4 dargestellt.

Fig. 3 ist im wesentlichen Fig. 1 ähnlich, mit der Ausnahme, daß der Stempel 3 nun integral mit dem Kolben 8 ausgebildet ist, und daß das obere Ende des Elements 6 mit Gestaltspeicherwirkung gegen eine Platte 14 wirkt, die bezüglich des En'des des Zylinders 9 mittels einer Einstellschraube positioniert'ist, welche eine Feststellmutter 16 besitzt. Die Einstellung der Einstellschraube 15 ändert die durch die Feder 10 ausgeübte Vorbelastung und ändert daher die Temperatur/Auslenkungskurve, wie in Verbindung mit Fig. 7 erläutert wurde, wodurch der Bereich der Ventilschließtemperatur in Übereinstimmung mit einem geforderten Bereich bringbar ist.

Fig. 4 zeigt eine Steuereinrichtung, die derjenigen der Fig. entspricht, mit der Ausnahme, daß die Vorlasteinstellung 14 bis 16 der Fig. 3 zur Eichung verwendet wird.

Die Mittel zur Eichung und zur Temperaturwahl lassen sich wie in Fig. 1 vertauschen.

Eine bevorzugte Ausführungsform eines thermostatisch gesteuerten Ventils ist in den Fig. 8 bis 14 dargestellt und besitzt ein herkömmliches Ventilgehäuse 22 eines" Heißwasserradiators; das Gehäuse besitzt einen unteren Einlaß 23 zum Anschluß an die Versorgungsleitung, und einen Auslaß 24 zum Anschluß an den Radiator. Ein Ventilsitz 25 steuert den Wasserdurchfluß vom Einlaß 23 in Verbindung mit einem Ventilelement, welches noch näher erläutert wird.

Das untere verringerte Ende 26 eines Ventilkörpers 27 ist im offenen oberen Ende des Gehäuses 22 befestigt und be-

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sitzt einen zentralen Führungskanal 29, der ko-axial mit dem Ventilsitz 25 verläuft und einen Ventilstempel 28 aufnimmt, welcher Dichtringe 30, die gegen den Kanal 29 abdichten, und an seinem unteren Ende eine Ventilscheibe 31 enthält, die gegen den Ventilsitz 25 anliegt. Der obere Teil des Körpers 27 besitzt eine größere Kammer 32, deren Wand an ihrem oberen Ende mit einem Gewinde versehen ist. Außen am Körper 27 ist eine Nut 33 eingearbeitet, welche'einwärts gerichtete Rippen 34 einer Reihe von beabstandeten, abwärts gerichteten Ansätzen 35 eines Rings 36 aufnimmt, der über dem oberen Ende des Körpers 27 liegt. Wie sich am besten den Fig. 9 und 10 entnehmen läßt, besitzt der Ring 36 einwärts gerichtete Zungen 37, die über die Innenwand des Körpers 27 hinausragen. Der Ring 36 hält einen abwärts gerichteten Stift 38, der in einer Ringnut 39 in der oberen Oberfläche des Körpers 27 aufgenommen wird.

Das Betätigungsorgan enthält ein rohrförmiges, geschlitztes Element 40 (vergl. Fig. 11 und 12), welches einen auswärts gerichteten Wulst 41 besitzt, der über den unteren Bereich seiner Länge mit einem Außengewinde 42 versehen ist. In der dargestellten Anordnung enthält das Element 40 vier Schlitze 43, die sich vom unteren Ende des Elements an bis unter den Wulst 41 erstrecken und dort enden.

Ein zweites Element des. Betätigungsorgans ist eine Brücke 44 mit vier Beinen (Fig. 13 und 14), die eine zentrale Bohrung 45 und Beine" mit seitlichen Ansätzen 46 aufweist, die in den Schlitzen 43 des Elements 40 aufgenommen werden. Wie der Fig. 8 entnehmbar ist, wird das untere Ende des Elements 40 in den Körper 27 eingeschraubt, und die Brücke 44 wird innerhalb des Elements 40 aufgenommen, wobei die Beine der Brücke innerhalb der Schlitze 43 zu liegen kommen,

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die auch die Zungen 37 des Rings 3 6 aufnehmen; und das obere reduzierte Ende 47 des Stempels 18 wird in der Bohrung 45 aufgenommen. Eine Mutter 48 auf dem mit einem Gewinde versehenen reduzierten Ende 47 hält die Brücke 44.

Eine Schraubenfeder 50 aus Material mit Gestaltspeicherwirkung (SME) ist zwischen dem Wulst 41 des Elements 40 und den auswärts gerichteten Ansätzen 46 der Brücke 44 angeordnet,. Eine zweite und eine dritte Schraubenfeder 51 bzw. 52, die aus Stahl oder einem anderen geeigneten Material ohne Gestaltspeicherwirkung hergestellt sind, wirken auf die Unterseite der Brücke 44. Das untere Ende der Feder 51 wirkt gegen die Schulter des unteren Teils des reduzierten Endes 47 des Stempels 28, während die Feder 52 an einer ringförmigen, einwärts gerichteten Schulter 53 am unteren Bereich des Elements 40 anliegt. Die Feder 51 bewirkt, daß die Brücke 44 und der Ventilstempel 28 sich zusammen bewegen. Die Feder 52 belastet die Brücke 44 in Aufwärtsrichtung und beansprucht die Feder 50 aus Gestaltspeicherwirkung-Material, soldaß diese aus ihrem entspannten Zustand heraus komprimiert ist.

Schließlich besitzt das Ventil einen Deckel 54, der gestrichelt dargestellt ist und das Betätigungsorgan umschließt. Der Deckel 54 besitzt abwärts gerichtete Finger, din zwischen die Ansätze 35 des Rings 36 greifen. Die I'ing er des Deckels 54 sind mit Rippen versehen, die den Rippen 34 ähnlich sind, und werden in der Nut 33 aufgenommen. Eine Drehung des Deckels 54 um seine vertikale Achse bewirkt folglich eine Drehung des Rings 36 um den Körper Aufgrund des Eingriffs der Zungen 37 des Rings 36 in die Schlitze 43 wird die Drehung des Rings 36 von einer Drehbewegung der Elemente 40 und 44 der Betätigungseinrichtung begleitet, und aufgrund der Schraubverbindung zwischen dem

i:lament 40 und dem'Körper 27 ist dies mit einer Vertikal-

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verschiebung des Betätigungsorgans relativ zum Körper verbunden entsprechend der Art und Weise, wie das Einstellorgan der Fig. 1 bewegt wird.

Für jede gegebene Einstellung des Deckels 54 hat eine Erhöhung der Umgebungstemperatur eine Erhöhung des Elastizitätsmoduls der Feder 50 und folglich eine Verringerung der Auslenkung der Feder 51 zur Folge, wie sich aus Fig. ergibt.. Die Brücke 34 bewegt sich daher vertikal abwärts, wobei»die Beine in den Schlitzen 43 gleiten. Die Bewegung der Brücke 44 bewirkt ihrerseits, daß der Stempel 28 durch die Wirkung der Feder 51 abwärts läuft, bis das Ventilelement 31 auf dem Ventilsitz 25 bei der geforderten Temperatur schließt, wodurch die weitere Zufuhr von heißem Wasser in den Radiator abgeschnitten ist. Wenn die Umgebungstemperatur fälltj findet der umgekehrte Vorgang statt, und das Ventilelement 31 hebt vom Ventilsitz 25 ab, sodaß die Umgebungstemperatur bei oder um eine vorgegebene Temperatur gehalten wird.

Die Zusammensetzung des Materials der Feder 50 mit Gestaltspeicherwirkung (SME-Material) wird derart gewählt, daß der Übergangstemperaturbereich die üblichen Raumtemperaturen einschließt.

Die linke und die rechte Hälfte der Fig. 8 zeigen das Betätigungsorgan in zwei verschiedenen Einstellungen, bei verschiedenen Umgebungstemperaturen, während das Ventilelement 31 in beiden Fällen in derselben Relativstellung gegenüber dem Körper 27 dargestellt ist. Unter der Annahme, daß das Betätigungsorgan gemäß der Darstellung in der linken Zeichnungshälfte, für eine Steuertemperatur von 10°C, gesetzt ist, wird durch Drehung des Deckels 54 bewirkt, daß das Betätigungsorgan aufwärts gegen die auf der rechten Seite der Fig. gezeigte Position bewegt wird, die einer

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Steuertemperatür von 28 C entspricht. Die äußere Verschiebung des Betätigungsorgans wird von einer Aufwärtsbewegung des Ventilelements 31 begleitet, sodaß eine größere Verschiebung der Brücke 44 gegenüber dem Element und damit eine größere Temperaturdifferenz erforderlich sind, bevor das Ventilelement 31 auf· dem Ventilsitz 25 aufsitzt und das Ventil schließt. Die benötigte Umgebungstemperatur kann auf diese Weise durch Einstellung des Rings»36 relativ zum Körper 21 festgesetzt werden.

Die Mutter 48 dient als Eicheinrichtung und wirkt in der Weise, wie das mit Gewinde versehene Ende 7 des Stempels 3 in Fig. 1 benutzt wird. Wird die Mutter 48 den Stempel abwärts geschraubt, so hat dies die Wirkung, daß die Lage des Ventilelements 31 Relativ zur Brücke 34, und damit die Temperatur des Ventilbetriebs, geändert wird. Die Mutter wird zur Eichung verwendet, d.h. um das Ventil dahin zu bringen, daß es bei den auf dem Deckel 54 markierten Temperaturwerten arbeitet; in der Praxis wird die Mutter in der Fabrik eingestellt.

Die Teile 36, 40, 44 und 54 sind vorteilhafterweise Kunststoff-Formteile aus schlecht wärmeleitenden Materialen, damit die Temperatur des Gehäuses 22 einen möglichst kleinen Einfluß auf die Feder 50 aus Gestaltspeicherwirkungsmaterial besitzt.

Obwohl die Ventile als Ventile zur Steuerung von Raumradiatoren beschrieben wurden, lassen sie sich gleichermaßen gut verwenden, wenn der Durchfluß eines Fluids in Abhängigkeit von der Umgebungstemperatur gesteuert werden soll. In gleicher Weise kann ferner die Steuereinrichtung zur Steuerung anderer Funktionen, z.B. zum Schließen eines elektrischen Schalters, verwendet werden.

Claims (19)

Delta Materials Research Limited, 1 Kingsway, London WC2B 6XF, England Temperaturempfindliche Steuereinrichtung Ansprüche

1. Temperaturempfindliche Steuereinrichtung mit einem Steuerelement, welches längs eines vorgegebenen Pfads bewegbar ist und eine lageabhängige Steuerfunktion ausführt, einem Betätigungsorgan mit einem temperaturempfindlichen Element, welches auf das Steuerelement wirkt, dadurch gekennzeichnet, daß das temperaturempfindliche Element (6; 50) einen Elastizitätsmodul besitzt, der innerhalb eines vom Material des Elements (6; 50) abhängigen Übergangstemperaturbereich mit der Temperatur veränderlich ist, daß ein elastisches Vorspannelement (10; 52) dem temperaturempfindlichen Element (6; 50) entgegengerichtet wirkt, daß das Steuerelement (2; 31) bei einer Temperaturänderung innerhalb des Übergangstemperaturbereichs längs des Pfads bewegt wird, daß Eicheinrichtungen (7, 8; 14 - 16; 47, 48) vorgesehen sind, um einen Teil des Übergangstemperaturbereichs für einen gegebenen

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WWR/eo

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Bereich an Verschiebungen des Steuerelements (2; 31) auszuwählen, und daß Einstellmittel (54) vorgesehen sind, um innerhalb des gewählten Teils des Übergangstemperaturbereichs diejenige Temperatur einzustellen, bei der das Steuerelement (2; 31) in einer vorgegebenen Steuerposition ist.

2. Steuereinrichtung n-ach Anspruch 1 , dadurch gekennzeichnet, daß die Handeinstellmittel (54) die Lage des Betätigungsorgans (6; 40, 44) und des Steuerelements (2;31) relativ zu einem festen Steuerort ändern.

3. Steuereinrichtung nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß das Betätigungsorgan (6; 40, 44) in einem Gehäuse angeordnet ist, und daß die Handeinstelleinrichtungen (54) das Betätigungsorgan (6; 40, 44) in dem Gehäuse einstellen.

4. Steuereinrichtung nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß das Steuerelement (2; 31) mit einem Element (44) verbunden ist, auf welches das temperaturempfindliche Element

(50) und das Vorspannelement (52) in entgegengesetzter Richtung wirken.

5. Steuereinrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Handeinstelleinrichtungen (54) derart ausgebildet sind, daß sie die Lage des Steuerelements (2; 31) relativ zum Betätigungsorgan ändern.

6. Steuereinrichtung nach einem der Ansprüche 2 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß die Eicheinrichtungen (7, 8; 14 - 16; 47, 48) die Lage des Steuerelements (2; 31) relativ zum Betätigungsorgan ändern.

7. Steuereinrichtung nach einem der Ansprüche 2 bis 5, dadurch gekennzeichnet, daß die Eicheinrichtungen (7, 8;

14 - 16, 47, 48) die durch das Vorspannelement (10; 52) auf das temperaturempfindliche Element (6; 50) ausgeübte Beanspruchung ändern.

8. Steuereinrichtung nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, daß das temperaturempfindliche Element (6; 50) und das Vorspannelement (10; 52) zwischen Anlageflächen gegenüberliegend angeordnet sind, und daß die Eicheinrichtungen bei Betätigung den Abstand der Anlageflächen ändern.

9. Steuereinrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Handeinstelleinrichtungen (54) die vom Vorspannelement (52) auf das temperaturempfindliche Element (50) ausgeübte Beanspruchung bei Betätigung verändern.

10. Steuereinrichtung nach Anspruch 9, dadurch gekennzeichnet, daß das Betätigungsorgan in einem Behälter (9; 27, 54) angeordnet ist, der relativ zu einem Gehäuse, gegen welches das Vorspannelement (10; 52) wirkt, einstellbar ist, und daß die Beanspruchung des Vorspannelements für irgendeine beliebige Temperatur sich mit der Einstellung ändert.

11. Steuereinrichtung nach Anspruch 9 oder 10, dadurch gekennzeichnet, daß die Eicheinrichtungen (7, 8; 14 - 16; 47, 48) derart angeordnet sind, daß die Position des Steuerelements (2; 31) relativ zum Betätigungsorgan (5) veränderbar ist.

12. Steuereinrichtung nach Anspruch 10, dadurch gekennzeichnet, daß das Steuerelement (2; 31) einstellbar mit einem Element (44) verbunden ist, auf welches das Vorspannelement (52) und das temperaturempfindliche Element (50)entgegengesetzt gerichtet wirken.

13. Steuereinrichtung nach Anspruch 9, dadurch gekennzeich-

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net, daß die Eicheinrichtungen (7, 8; 14 - 16, 47, 48) derart angeordnet sind, daß sie bei Betätigung die durch das
Vorspannelement (10; 52) auf das temperaturempfindliche
Element (6; 50) ausgeübte Beanspruchung ändern.

14. Steuereinrichtung nach einem der vorstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß das Steuerelement (2;
31) ein Ventiielement eines eine Fluid-Strömung steuernden
Ventils ist.

15. Steuereinrichtung nach einem der vorstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß das temperaturempfindliche Element (6; 50) aus einer Legierung besteht.

16. Steuereinrichtung nach Anspruch 15, dadurch gekennzeichnet, daß das temperaturempfindliche Element (6; 50) aus
einer Kupfer-Zink-Aluminium-Legierung besteht.

17. Steuereinrichtung nach Anspruch 15 oder 16, dadurch
gekennzeichnet, daß das temperaturempfindliche Element (6;50) die Form einer Schraubenfeder besitzt.

18. Steuereinrichtung nach Anspruch 17, dadurch gekennzeichnet, daß das Vorspannelement (10; 52) die Form einer Schraubenfeder besitzt.

19. Steuereinrichtung nach einem der vorstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß es als Thermostatventil zur
Steuerung einer Fluid-Strömung einsetzbar ist.

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