DE4017382A1 - Vorrichtung mit waermetrieben zur betaetigung von klappen und drosselventilen im allgemeinen und insbesondere fuer kuehlanlagen und kaeltemaschinen - Google Patents

Description

Die Erfindung betrifft eine Vorrichtung mit Wärmetrieben zur Betätigung und Steuerung von Klappen und Drosselven­ tilen zur Kontrolle von Luftzu- und -abflußdüsen.

Beim gegenwärtigen Stand der Technik ist es insbesondere auf dem Gebiet der Kältemaschinen bekannt, das aus Ver­ dichter, Kühler, Verdampfer und Lüfter bestehende Kälte­ aggregat in der Nähe des Kühlschrankbodens anzuordnen und die aus dem Verdampfer kommende kalte Luft durch Leitungen zu leiten, die zu Düsen der verschiedenen Kühl­ schrankfächer führen. Diese bekannte Anordnung ermöglicht die Zuführung von kalter, entfeuchteter Luft zu den ver­ schiedenen Fächern und bietet den Vorteil, daß sich im Innern des Kühlschrankes kein Eis bildet und daher das sonst erforderliche Abtauen entfallen kann.

Es ist auch bekannt, daß die heutigen Kühlschränke nicht mehr nur die zwei üblichen Fächer, und zwar das Gefrier­ und das Kühlfach, sondern drei, vier oder mehr Fächer besitzen, um die zur besten Haltbarmachung unterschied­ licher Nahrungsmittel optimalen Temperaturen zu gewäh­ ren.

Die heutigen Kühlschränke mit drei oder mehreren Fächern haben einen Tiefkühlbereich mit wenigstens einem Gefrier­ fach, wo die Temperatur sehr niedrig ist und bis zu minus 40 Grad C betragen kann. Aus diesem Bereich ist ein Kanal abgeleitet, dem ein Lüfter zugeordnet ist und der über kontrolliert öffnende und schließende Be­ schickungsöffnungen die kalte Luft den verschiedenen Fächern zuführt oder nicht zuführt.

Um das Öffnen/Schließen dieser Öffnungen zu kontrollieren und zu regeln, werden einzelne Thermostate oder über Thermostate gesteuerte Elektromotoren benutzt. Viele mo­ derne Kühlschränke sind mit elektrisch und automatisch wirksam werdenden Vorrichtungen zum Öffnen/Schließen der Klappen oder Drosselventile ausgerüstet, die diese Beschickungsöffnungen kontrollieren.

Bei einer bekannten Vorrichtung wird die Wärmeausdehn­ barkeit eines Schutzgases ausgenutzt, das in einem Behälter mit einer elastisch verformbaren Membrane enthalten ist. Die Temperaturänderungen eines Faches lösen Volumenänderungen des Gases und Bewegungen der elastischen Membrane aus, die entsprechend verstärkt werden und die Stellung der Klappen oder Drosselven­ tile kontrollieren.

Ein weiteres bekanntes System sieht die Anwendung eines elektrischen Mikromotors vor, dem ein komplexer Steuerapparat zugeordnet ist. Der Mikromotor ist durch einen im kontrollierten Fach angeordneten Ther­ mostat gesteuert und ändert über den Steuerapparat die relative Lage der Drosselorgane zur kontrollier­ ten Düse. Der Anwendung der Vorrichtung mit Gasbe­ hälter ist die Anwendung von Elektromotoren vorzu­ ziehen, die zwar sehr teuer sind, aber zuverlässiger arbeiten.

Der Erfindung liegt nun gegenüber diesem Stand der Technik die Aufgabe zugrunde, eine Steuervorrichtung für Klappen und/oder Drosselventile zu schaffen, die im allgemeinen - besonders, auch wenn nicht ausschließ­ lich - zur Anwendung bei Kühl- und Klimaanlagen sowie bei Kühlschränken mit vier oder mehr Fächern geeignet ist, einen einfachen Aufbau aufweist, sehr zuverlässig arbeitet und sich kostengünstig herstellen Läßt.

Diese Aufgabe wird durch die im Patentanspruch 1 ge­ kennzeichneten Merkmale gelöst.

Die erfindungsgemäße Vorrichtung ist dadurch gekenn­ zeichnet, daß sie ein Paar Wärmetriebe mit Wärmeaus­ dehnung von Wachs oder einem anderen geeigneten Ma­ terial umfaßt, die in der Lage sind, entsprechende koaxial einander gegenüberliegende Stifte in Linear­ bewegung zu setzen, wobei zwischen diesen Stiften ein Schlitten angeordnet ist, dem ein Kipphebel, der mit der Welle von Klappen oder Drosselventilen fest verbunden ist, und ein Nocken zugeordnet sind, der die Lage eines elektrischen Zweistellenschalters bestimmt, der zusammen mit einem Thermostat den Stromkreis des einen oder des anderen Thermistoren­ systems (PTC) schließt bzw. öffnet, das mit der einen bzw. mit der anderen Kapsel der beiden Wärme­ triebe mit einander gegenüberliegenden Stiften ver­ bunden ist, um die Klappen bzw. die Drosselventile zu öffnen bzw. zu schließen.

Ein Ausführungsbeispiel der Vorrichtung wird nach­ stehend anhand der beiliegenden schematischen Zeich­ nungen näher beschrieben. Es zeigen

Fig. 1 eine schematische Schnittansicht in ver­ kleinertem Maßstab durch die senkrechte Ebene eines Kühlschrankes mit mehreren Fächern,

Fig. 2 die an einer Klappe angebrachte erfin­ dungsgemäße Vorrichtung in einem anderen Maß­ stab, und

Fig. 3 das Schaltbild der erfindungsgemäßen Vor­ richtung.

In Fig. 1 ist ein Kühlschrank mit vier Fächern A, B, C, D mit entsprechenden Türen A1, B1, C1, D1 ins­ gesamt mit 5 bezeichnet. Das mit D bezeichnete Fach ist in der Regel das Gefrierfach, in dem die Tempe­ ratur auf minus 40 Grad C und weniger sinken kann, da es sich dicht am Kälteaggregat 6 und am Lüfter 7 befindet, die im Raum E angeordnet sind, der mit dem Kanal 8 in Verbindung steht, der die kalte Luft den durch die Klappen 10 kontrollierten Düsen 9 zuführt. Die Klappen oder Drosselventile 10 können eine Winkelbewegung ausführen, weil sie mit den Wellen 11 (Fig. 2) fest verbunden sind, die zu den im einzelnen in Fig. 3 dargestellten Vorrichtungen 12 gehören.

Jede Vorrichtung 12 besteht aus einem Paar Wärme­ triebe 13, 14. Wie aus den italienischen Gebrauchs­ mustern Nr. 2 02 391, 11 54 442, 11 83 996 u.a. der­ selben Anmelderin bekannt, besteht jeder Wärmetrieb aus einer dichten Kapsel 15, die Wachs oder ein an­ deres Material mit hoher Wärmedehnbarkeit enthält, wobei aus jeder Kapsel 15 ein Teil eines Stiftes 16 bzw. 17 herausragt, der durch Dichtungen verschieb­ bar ist. Die Wärmetriebe 13, 14 sind jeweils einem oder zwei Thermistoren (PTC) 18 zugeordnet. Zwischen den koaxial einander gegenüberliegenden Stiften 16, 17 ist der Schlitten 19 mit Gleitreibung verschieb­ bar angeordnet, dessen Bewegungen in zwei Richtungen durch die elastisch einrastende Sperrklinke 20 be­ grenzt sind, die mit Anschlägen 21, 22 in Eingriff steht. Der Schlitten 19 ist in der Lage, den mit einer Welle 11 fest verbundenen Kipphebel 23 in beiden Richtungen in Winkelbewegung zu setzen, wobei die entsprechenden Winkelbewegungen der Welle 11 eine oder mehrere Klappen 10 gegenüber entsprechen­ den Düsen 9 (Fig. 2) in Öffnungs- bzw. in Schließ­ stellung bringen. Der Kipphebel 23 weist ein Nocken­ profil 24 auf, das sich in ständiger Berührung mit dem Ende eines Stößels 25 befindet, der gegen die Kraft einer Feder 27 auf einen elektrischen Schal­ ter 26 wirkt. Der Schalter 26 ist mit einem Strom­ kreis verbunden, der einen Thermostat 28 und die Endverschlüsse 29, 30 zum Netzanschluß umfaßt. Bei vom Stromkreis ausgeschlossener Vorrichtung hält die Zugkraft der Federn 31, 32 die Stifte 16, 17 gegenüber den entsprechenden Kapseln 15 zurück.

Vorausgesetzt, daß für eine oder mehrere Klappen bzw. Drosselventile 9 eines jeden Kühlschrank­ faches je eine Vorrichtung 12 vorgesehen ist, und angenommen, daß sich die beweglichen Teile in den in Fig. 3 mit Vollinien dargestellten Stellungen befinden, ist folgende Arbeitsweise vorgesehen:

Der durch die Endverschlüsse 29, 30 über den Kon­ takt 36 des Thermostaten 28 eingespeiste Strom gelangt zu den Thermistoren 28 des Wärmetriebes 13. Der Stromkreis ist durch den Schalter 26 geschlos­ sen. Aufgrund der Erwärmung des Wärmetriebs 13 rückt der Stift 16 nach vorn und zwingt den Schlit­ ten 19, sich in die dargestellte Stellung zu bewe­ gen, wobei die Welle 11 die Klappe 10 in der Öff­ nungsstellung der durch dieselbe geregelten Düse 9 hält (Fig. 2). Diese Lage bleibt so lange unverändert, bis sich der Kontakt 36 des Thermostaten 28 aufgrund der Temperaturänderung im betreffenden Fach in die mit gestrichelten Linien dargestellte Lage bewegt.

Jetzt wechselt die Zuführung des elektrischen Stroms vom Wärmetrieb 13 auf den Wärmetrieb 14 über. Der durch die Feder 31 zurückgeholte Stift 16 geht in die Kapsel 15 zurück, wobei der wirksam werdende Wärmetrieb 14 und der entsprechende Stift 17 den Schlitten 19 zwingen, sich in Richtung zum Wärme­ trieb 13 zu bewegen. Gleichzeitig drückt der Nocken 24 des Hebels 23 den Schalter 26 in die mit gestrichel­ ten Linien dargestellte Stellung und der den Wärme­ trieb 14 speisende Stromkreis wird geschlossen.

Es wird dadurch die ständige Temperaturregelung der verschiedenen Kühlschrankfächer in Abhängigkeit von der Einstellung der entsprechenden Thermostate 28 erzielt. Mit 33 ist eine neutrale Zwischenstellung bezeichnet, in der der Kontakt 36 des Thermosta­ ten 28 so lange bleibt, bis die Temperaturänderung im entsprechenden Fach denselben dazu veranlaßt, den Stromkreis des einen oder des anderen Kontaktes 34 bzw. 35 zu schließen.

Aus der obigen Beschreibung geht ein wichtiges Merk­ mal der erfindungsgemäßen Vorrichtung hervor, und zwar, daß die Thermistoren 18 der Wärmetriebe 13, 14 ausschließlich während der Zeit mit Strom gespeist werden, die für die Bewegungen des Schlittens 19 erforderlich ist und daher während der Zeit, die zum Schließen bzw. zum Öffnen der durch die Klappen 10 kontrollierten Düsen erforderlich ist.

Die mit der oder den Klappen bzw. Drosselventilen 10 fest verbundene Welle 11 besteht vorzugsweise aus Metall, damit sie auch die kleinste, durch die Ther­ mistoren 18 erzeugte Wärmemenge aufnimmt, die genügt, um die Blockierung wegen Eisbildung der kontrollie­ renden Drosselorgane zu verhindern. Ist keine Eis­ bildung zu befürchten, so kann die Welle 11 aus Kunst­ stoff oder aus jedem anderen geeigneten Material her­ gestellt werden.

Die Anwendung der erfindungsgemäßen Vorrichtung ist nicht auf das beispielsweise beschriebene Einsatzge­ biet beschränkt.

Insgesamt ist eine Vorrichtung zur Betätigung von Klappen und/oder Drosselventilen im allgemeinen und insbesondere für Kühlanlagen und Kältemaschinen geschaffen worden mit einem Paar Wärmetriebe mit Wärmedehnung von in dichten Kapseln enthaltenem Wachs, wobei aus jeder Kapsel ein längsverschieb­ barer Stift herausragt und die beiden Stifte mit einem dazwischen angeordneten Schlitten axial ein­ ander gegenüberliegen. Die für die Wärmetriebe er­ forderliche Wärmeenergie wird durch die Thermistoren (PTC) geliefert, die mit unabhängigen Stromkreisen verbunden sind, die über eine der beiden Stellungen, in die sich ein Thermostat bei Raumtemperatur bewegt, und über eine der beiden Stellungen in Tätigkeit gesetzt werden, in die sich ein Zweistellenschalter bewegt, der durch den Nocken eines Kipphebels ge­ steuert wird, der mit einer Welle für Klappen oder Drosselventile fest verbunden ist, die eine Winkel­ bewegung ausführen und entsprechende Luftdurchlaß­ düsen kontrollieren, wobei der Kipphebel seinerseits durch die Bewegungen gesteuert wird, zu den der Schlitten durch die einander gegenüberliegenden Stifte der beiden Wärmetriebe gezwungen wird.

Claims (7)

1. Vorrichtung mit Wärmetrieben zur Betätigung und Steuerung von Klappen und Drosselventilen zur Kontrolle von Luftzu- und -abflußdüsen, dadurch gekennzeichnet, daß die Vorrichtung (12) ein Paar mit Wachs ar­ beitender Wärmetriebe (13, 14) aufweist, denen Thermistoren (PTC) (18) zugeordnet sind, daß jeder Wärmetrieb (13, 14) einen längsverschieb­ baren Stift (16, 17) aufweist und daß die ein­ ander gegenüberliegenden Stifte (16, 17) koaxial sind und zwischen den Stiften (16, 17) ein Schlit­ ten (19) angeordnet ist, dessen Bewegung in bei­ den Richtungen durch Anschläge (20, 22) begrenzt ist, daß der Schlitten (19) einen Kipphebel (23) in Winkelbewegung setzt, der mit einer Welle (11) und mit wenigstens einer Klappe (10) oder einem Drosselventil sowie mit einem Nocken (24) fest verbunden ist, der einen Zweistellenschalter (26) in Öffnungs- bzw. in Schließstellung bringt, der mit Thermistoren (PCT) (18) und mit einem Netzend­ verschluß verbunden ist, und daß dieser Stromkreis durch einen Thermostat (28) vervollständigt ist, der seinerseits mit dem anderen Netzendverschluß und mit den Thermistoren (18) verbunden ist, um das Öffnen/Schließen von Durchlaßöffnungen für die aus einem Kanal kommende und verschiedenen Fächern zugeführte Luft zu kontrollieren.

2. Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Fächer (A, B, C, D), denen die durch die Klappen (10) oder die Drosselventile kon­ trollierte Luft zufließt, zu einem Kühlschrank oder einer Klimaanlage gehören, der bzw. die einen Kanal (8) aufweist, in der Nähe dessen Fußes ein Kälteaggregat (6) und ein Lüfter (7) angeordnet sind, während jedes Fach (A, B, C, D) mit einer Vorrichtung zur Kontrolle der entspre­ chenden Klappen oder Ventile versehen ist.

3. Vorrichtung nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß die mit jeder Klappe oder Ventil (10) ver­ bundene Welle (11) aus Metall besteht, um die Wärmeenergie der Thermistoren (18) auszunutzen und Eisbildung in den beweglichen Teilen der Vorrichtung zu verhindern.

4. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß die mit den Klappen oder Ventilen (10) ver­ bundene Welle (11) aus Kunststoff besteht.

5. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß der Schlitten (19) Keilnuten (22) aufweist, in die jeweils eine Sperrklinke (20) einrastbar ist, die die Linearbewegung des Schlittens (19 begrenzt.

6. Vorrichtung nach Anspruch 1 und 4, dadurch gekennzeichnet, daß die Bewegung, in die der Schlitten (19) durch die Stifte (16, 17) versetzt wird, über einen He­ bel (23) mit Nockenprofil (24) gleichzeitig auf ein mechanisches Glied (11, 10) und auf ein elek­ trisches Glied (26) übertragbar ist.

7. Vorrichtung nach Anspruch 1 und 6, dadurch gekennzeichnet, daß die Bewegung des Schlittens (19) über den Kipphebel (23) auf die Welle (11) und auf die Klappen (10) und über das Nockenprofil (24) des Hebels (23) sowie über einen Stößel (25) gegen die Kraft einer Feder (27) auf den Schalter (26) übertragbar ist.