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Temparaturempfindliche Steuereinrichtung
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Die Erfindung betrifft temperaturempfindliche Steuereinrichtungen,
insbesondere solche, welche eine SME-Element enthalten.
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Mit SME-Element ist ein Element gemeint, welches einen Form-Gedächtnis-Effekt
(Shape Memory Effect) aufweist.
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Solche Elemente bestehen im allgemeinen aus einer Legle rund, welche
einen Elastizitätsmodul aufweisen, welcher sich mit der Temperatur innerhalb eines
Temperaturübergangbereichs erheblich und in umkehrbarer Weise ändert, abhängig von
dem verwendeten Material. Es gibt eine Anzahl bekannter legierungen, welche, wenn
sie einer vorbestimmten Wärmebahhandlung unterworfen werden, den SME-
-(Formgedächtnis-)effekt
aufweisen. Eine geeignet Legierung setzt sich aus 70°/O Kupfer, 4% Aluminium und
26% Zink zusammen. Oberhalb und unterhalb des Temperaturübergarlgsbereichs haben
Temperaturänderungen keinen nennenswerten Effekt auf die thermalen Eigenschaften
des Materials. In dem Ubergangsbereich jedoch bewirkt eine Temperaturerhöhung eine
progressive Zunahme des Elastizitätsmoduls, und folglich eine Verringerung der Formänderung
des belasteten Elements.
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Die erfindungsgemäße temperaturempfindliche Steuervorrichtung ist
dadurch gekennzeichnet, daß ein erstes Teil vorgesehen ist, daß ein zweites Teil
drehbar an dem ersten Teil befestigt ist, zwischen einer ersten und einer zweiten
Arbeitsposition verschwenkbar ist und eine Trageinrichtung fUr eine Last bildet,
daß eine Arbeitseinrichtung vorgesehen ist, welche ein oben definiertes SME-Element
enthält, welches eine anfängliche Form bei Temperaturen oberhalb eines Übergangstemperaturbereichs
und eine verzerrte Form bei Temperaturen unterhalb eines Temperaturübergangsbereichs
aufweist, daß die Arbeitseinrichtung mit dem zweiten Teil an einer Position von
dem Drehpunkt fort und zu dem ersten Teil hin befestigt ist, daß die Arbeitseinrichtung
so ausgebildet ist, daß das zweite Teil sich bei Temperaturen unterhalb des Ubergangsbereichs
in seiner erten Arbeitsposition befindet und das Element bei Temperaturen innerhalb
des Übergangsbereichs versucht, in seine anfängliche Form zurUckzukehren und das
zweite Teil in seine zweite Arbeitsposition schwenkt, und daß Einrichtungen zur
Einstellung der Position an dem zweiten Teil relativ zu dem Schwenkpunkt der Position
der Anwendung der Last und/oder der Position der Verbindung
der
Arbeitseinrichtung vorgesehen sind.
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Das SME-Element ist zweckmäßigerweise in die Form einer Spule verformt
oder verzerrt und bleibt unterhalb des Temperaturtibergangsbereichs in diesem Zustand.
Bei einer Temperatur innerhalb dieses Bereichs neigt das Element jedoch dazu, in
seine anfängliche Form zurtickzukehren.
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Unterhalb des Temperaturubergansbereichs befindet das zweite Teil
sich in seiner erten Arbeitsposition. Innerhalb des Temperaturübergangsbereichs
versucht das Element in seine anfängliche Form zurückzukehren und schließlich bewirtk
es, daß das zweite Teil in seine zweite Arbeitsposition zrückschwenkt und dadurch
die Last bewegt.
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Es ist schwierig, SME-Elemente herzustellen, welche eine genaue Übergangstemperatur
aufweisen, weil die extreme Temperaturempfindlichkeit des Materials von seiner chemischen
Zusammensetzung abhängt. Um die temperaturempfindliche Steuereinrichtung eichen
zu können, sind Einrichtungen zur Einstellung der last vorgesehen, welche das Element
überwinden muß, wenn es versucht, aus seiner verzerrten Form zurückzukehren. Diese
Einstellung wird entweder dadurch durchgeführt, daß die Anwendung der Last an dem
zweiten Teil relatib zu dem Drehpunkt eingestellt werden kann, oder dadurch, daß
die Anordnung so getroffen wird, daß die Position der Anwendung der A rbeitseinrichtung
an dem zweiten Teil, relativ zu dem Drehpunkt eingestellt werden kann. Alternativ
kann sowohl der Angriffspunkt der Last an dem zweiten Teil relativ zu dem Drehpunkt
als auch die Anwendung der Arbeitseinrichtung einstellbar sein.
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Die Erfindung ist im folgenden anhand eines Ausführungsbeispiels und
in Verbindung mit der Zeichnung näher beschrieben. Im einzelnen zeigen: Fig. 1 eine
seitliche Schnittansicht einer temperaturempfindlichen Steuereinrichtung und Fig.
2 eine seitliche Schnittansicht der in Figur 1 gezeigten Arbeitseinrichtung.
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Eine Steuereinrichtung , welche sich zum Öffnen und Schliessen eines
Ventilators eignet, wie man ihn zum Beispiel in einem Gewächshaus findet, umfaßt
ein erstes Teil 1 aus gefaltetem Metall und weist ein Paar etwa dreieckiger Seitenabschnitte
3 auf, welche Uber einen Basisabschnitt 5 miteinander verbunden sind. An einem Ende
der Seitenabschnitte 3 sind Einrichtungen 7 vorgesehen, mit deren Hilfe das Teil
an einem anderen Teil befestigt werden kann. An den gegenuberliegenden Enden der
Seitenabschnitte erstreckt ein Stift 9 sich zwischen den Seitenabschnitten in einem
rechten Winkel zu ihnen.
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Ein zweites Teil 11, dessen Seitenabschnitte 13 über einen im rechten
Winkel zu ihnen verlaufenden Abschnitt 15 verbunden sind, ist drehbar an dem Stift
9 befestigt, und die Seitenabschnitte 13 bilden eine Montageeinrichtung 17 für die
Last. Das zweite Teil 11 paßt somit über das Teil 1 und es ist um den Stift 9 drehbar.
Das zweite Teil 19 hat eine rückwärtige Abdeckung 19 welche zwischen die Seitenabschnitte
13 paßt und an diesen befestigt ist.
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Die untere Kante 21 der rUckseitigen Abdeckung ist nach innen gedreht.
Ein Längsschlitz 23 ist an der rtickseitigen Abdeckung und an der Einstellplatte
25, welche
außerhalb der Rückabdeckung angeordnet ist, vorgesehen
und ein Vorsprung 27 erstreckt sich in den Schlitz.
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An der Innenseite der Rückabdeckung ist eine U-förmiges Schubgehäuse
29 angeordnet, und eine Bolzen 31 erstreckt sich durch die Öffnungen in der Einstellplatte
und dem Gehause und auch durch den Schlitz 23. Eine Mutter 33 ist auf den Bolzen
31 aufgeschraubt und durch Anziehen des Rändelkopfes 35 des Bolzen wird die Rückabdeckung
zwischen der Einstellplatte und dem Gehäuse eingeklemmt.
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Nach Lockern der Rändelmutter können die Einstellplatte und das Gehäuse
längs dem Schlitz 23 verschoben werden, und dadurch kann das Gehäluse relativ zu
der RUckabdeckung repositioniert werden. Der Schlitz 23 ist zu dem Drehpunkt 9 gerichtet,
so daß durch Einstellung der Position des Gehäuses relativ zu der hinteren Abdeckung
die Entfernung zwischen dem Stift 9 und dem Gehäuse einstellbar ist.
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Die Arbeitseinrichtung umfaßt eine Röhre 37, in deren gegenüberliegenden
Enden Stopfen 39 und 41 befestigt sind. Der Stopfen 39 ist auf einer Drehspindel
43 befestigt, welche sich zwischen den Seitenabschnitten 3 des Teils 1 erstreckt.
Ein verfromtes SME-(Formgedächtnis)element 45, welches zu einer Spulenfeder verformt
ist, ist um die Röhre 37 gepaßt und ihr eines Ende liegt gegen einen Ringflansch
47 an dem Stopfen 39 an, während ihr anderes Ende an einem Ringflansch an dem Federsitz
49 anliegt, welcher auf einer Stange 51 verschiebbar ist.
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Die Stange erstreckt sich in die Röhre 37 durch die Öffnungen in dem
Stopfen 41 und dem Federsitz 49, und das Ende der Röhre trägt einen Kolben 53. Das
andere Ende der
Stange ist in einen Schubdrehpnkt eingeschraubt,
welcher von dem Schubgehäuse 29 getragen wird. Der Kolben hat einen oder mehrere
Öffungen kleinen Durchmessers, und die Röhre ist mit einer Flüssigkeit gefüllt.
Die Flüssigkeit wird durch eine Öffnung in dem Stopfen 39 in die Röhre eingeftihrt
und eine Schraube 57 dient zum Verschließen der Öffnung.
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Im Gebrauch wird die Steuereinrichtung zwischen einem beweglichen
Verntilator in einem Gewächshaus und einem festen Teil des Gewächshauses selber
installiert. Die Trageinrichtung 17 kann zum Beispiel an dem Ventilator und die
Befestigungseinrichtung 7 kann an einem festen Teil des Rahmens des Gewächshauses
befestigt sein. Das Gewicht des Ventilators versucht das Teil 11 gegen den Uhrzeigersinn
um den Stift 9 zu verschwenken. Die Position der Steuereinrichtung bei geschlossenem
Ventilator ist in Figur 1 durch ausgezogene Linien dargestellt. Wenn die Tamperatur
durch den Übergangsbereich des SME-Materials ansteigt, beginnt das Element 45 in
seine anfängliche Form zurUckzukehren und bewegt den Federsitz in direkte Anlagerelation
zu dem Drehpunkt 55. Danach Ubt das Element eine beträchtliche Kraft auf den Federsitz
49 aus, und diese Kraft wird zu dem Schubdrehpunkt 55 übertragen, und wenn die Kraft
des Elementes eine auf sie wirkende Last Uberwindet, bewirkt sie die Rotation des
Teils 11 im Uhrzeigersinn um den Stift 9. Das von dem Teil 11 bei Anstieg der Temperatur
in den Temperaturubergangsbereich des SME-Elements, ausgeUbte Drehmoment ist gleich
der Kraft, ist gleich der in dem Element erzeugten Kraft multipliziert mit dem Abstand
zwischen der Linie der Wirkung der Kraft und dem Drehpunkt 9. Wenn das Gehäuse 29
sich an dem oberen Ende des Schlitzes 23 befindet, ist
der Abstand
zwischen der Wirkungslinie der Kraft und dem Drehpunkt 9, wei man aus Figur 1 sieht,
erheblich größer als wenn das Gehäuse .sich am unteren Ende des Schlitzes befindet.
Durch Einstellung der Position des Gehäuses relativ zu der hinteren Abdeckung 19
kann der mechanische Nutzeffekt oder die mechanische Länge des Teils 11 um den Stift
9 eingestellt werden. Als Alternative oder zusätzlich zu der Einstellung , welche
durch die hintere Abdeckung vorgesehen ist, kann auch der Angriffspunkt der Last
an dem Arm 11 eingestellt werden, wodurch der Abstand von dem Punkt der Anwendung
der Last bezüglich dem Drehpunkt 9 geändert wird, wodurch wiederum der mechanische
Vorteil oder die mechanische Länge des Teils 11 eingestellt wird.
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Schließlich wird das Teil 11 um den Drehpunkt 9 in die durch gestrichelte
Linien in Figur 1 gezeigte Position gedreht, in welcher die Kante 21 der hinteren
Abdeckung gegen die Basis 5 des Teils 3 anschlägt, wodurch zwangsweise ein Stop
entsteht.
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In der Röhre 37 ist ein Kolben 53 vorgesehen, welcher dazu dient,
die Bewegung des Teils 11 zu dämpfen, da der Kolben sich nur relativ langsamdurch
die Flüssigkeit in der Röhre bewegen kann, und dies bedeutet, daß das Fenster sich
sanft mit einer zwangsläufigen Bewegung öffnet und schließt.
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Bei einer anderen Ausgührungsform der Erfindung, welche nicht dargestellt
ist, kann der Schubdrehpunkt an seinen Enden in einem Paar von gekrümmten Schlitzen
gehalten werden, welche in den Seitenteilen 3 des Teils 11 ausgebildet
sind,
und durch Einstellung der Position des Schubdrehpunktes in den Schlitzen wird der
Abstand zwischen dem Schubteil und dem Drehpunkt 9 eingestellt.
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Der von dem Kolben 53 in der Röhre 37 gebildete Dämpfer muß nicht
vorgesehen sein, und alternativ kann die Dämpfwirkung dadurch erzeugt werden, daß
die Stange 51 durch eine Bohrung eines Rohrs aus Ao Polyurethan geführt ist, wobei
die Stange einen vergrößerten Kopfabschnitt aufweist, dessen Durchmesser größer
als die Bohrung des Rohrs ist. Während das Teil 11 sich um den Drehstift 9 dreht,
wird die Stange längs der Bohrung des Polyurethanrohrs bewegt und der vergrößerte
Kopfabschnitt kommt mit der Wand des Rohrs zum Eingriff wodurch ein Widerstand gegen
die Bewegung des Stange erzeugt wird.
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Die Erfindung betrifft eine temperaturempfindliche Steuereinrichtung,
welche nach einer Ausführungsform der Erfindung mit einem Ventilator eines Gewächshauses
verbunden sein kann und welche zwei drehbare Teile umfaßt, von denen das eine eine
Last und eine Arbeits- oder Betriebseinrichtung trägt, welche ein SME-Element umfaßt,
das seine Form innerhalb eines Temperatur-Übergangsbereichs ändert und bewirkt,
daß das die Lastz tragende Teil relativ zu dem anderen Teil gedreht oder verschwenkt
wird.