DE4037446A1 - Vorrichtung zum betaetigen eines temperaturabhaengigen dehnstoffelements - Google Patents

Description

Die Erfindung bezieht sich auf eine Vorrichtung zum Betätigen eines temperaturabhängigen Dehnstoffelements mit einem Arbeitskolben, bei welcher an dem Dehnstoffelement ein in einem elektrischen Stromkreis liegendes Heizelement angebracht ist (DE-PS 31 40 472).

Dehnstoffelemente mit Arbeitskolben werden für unterschiedliche Zwecke dort eingesetzt, wo mechanische Bauteile über mehr oder weniger lange Strecken automatisch verstellt werden sollen. Solche Bauteile sind beispielsweise Lüftungsklappen in Gebäuden, Heizungsklappen, Schieber und Ventile, insbesondere Ventile von Heizungsanlagen. Auf dem Markt erhältliche Dehnstoffelemente bestehen beispielsweise aus einem druckfesten Behälter, in welchem ein Medium untergebracht ist, das sich bei Erwärmung ausdehnt. Die dabei auftretende Kraft wird auf den Arbeitskolben übertragen, der in seiner Achsrichtung bewegt wird und dessen Position somit temperaturabhängig ist. Die Kraftübertragung auf den Arbeitskolben kann beispielsweise durch eine Membran oder auch durch einen elastomeren Zwischenkörper erfolgen.

Solche Dehnstoffelemente arbeiten mit einer Kennlinie, die beispielsweise linear ansteigend verläuft. Mit steigender Temperatur wird der Verstellweg des Arbeitskolbens größer. Die Hubbewegung des Arbeitskolbens beginnt erst bei einer bestimmten, erhöhten Temperatur, so daß je nach Größe der Wärmequelle ab deren Einschaltzeitpunkt mehr oder weniger viel Zeit vergeht, bis der Arbeitskolben verstellt wird. Die Dehnstoffelemente sind daher ohne zusätzliche Maßnahmen relativ träge.

Bei der Vorrichtung nach der eingangs erwähnten DE-PS 31 40 472 ist am Dehnkörper das elektrische Heizelement angebracht, das beim Einschalten in einen Stromkreis Wärme erzeugt. Mit diesem Heizelement kann der Dehnkörper bzw. dessen Arbeitskolben unabhängig von der Umgebungstemperatur gezielt betätigt werden. Durch die vom Heizelement erzeugte Wärme kann dem Dehnkörper eine höhere Temperatur vorgetäuscht werden, so daß die Hubbewegung des Arbeitskolbens zu jedem gewünschten Zeitpunkt bewirkt werden kann. Diese Vorrichtung hat sich in der Praxis bewährt. Es kann jedoch vorkommen, daß das Dehnstoffelement bei Verwendung eines einfachen Widerstandes als Heizelement überhitzt wird. Das führt zu einer verminderten Lebensdauer des Dehnstoffelements und im Extremfall zu seiner Zerstörung. Wenn als Heizelement ein Widerstand mit positivem Temperaturkoeffizienten eingesetzt wird, führt der Arbeitskolben sofort seine ganze Hubbewegung aus. Eine vorgebbare definierte Zwischenstellung des Arbeitskolbens ist mit einem solchen Heizelement nicht zu erreichen.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, die eingangs geschilderte Vorrichtung so weiterzubilden, daß sie schnell anspricht und eine definierte Hubbewegung des Arbeitskolbens ermöglicht, ohne daß die Gefahr einer Überhitzung des Dehnstoffelements besteht.

Diese Aufgabe wird gemäß der Erfindung dadurch gelöst, daß das Heizelement aus mindestens einem elektrischen Widerstand mit positivem Temperaturkoeffizienten und aus mindestens einem elektrischen Widerstand mit linearem Verhalten besteht, die elektrisch in Reihe geschaltet sind.

Mit dieser Vorrichtung ist sichergestellt, daß die Hubbewegung des Arbeitskolbens sofort beim Schließen des Stromkreises beginnt, da beide Widerstände direkt Wärme erzeugen. Durch den linearen Widerstand kann der Arbeitskolben des Dehnstoffelements in jede gewünschte Position gebracht werden. Der Widerstand mit positivem Temperaturkoeffizienten - im folgenden kurz "PTC" genannt - begrenzt den über den linearen Widerstand fließenden Strom, wenn der Arbeitskolben bei höchstzulässiger Temperatur seinen maximalen Hub ausgeführt hat. Eine Überhitzung des Dehnstoffelements ist damit ausgeschlossen.

Ein Ausführungsbeipiel des Erfindungsgegenstandes ist in den Zeichnungen dargestellt.

Es zeigen:

Fig. 1 die Vorrichtung nach der Erfindung in schematischer Darstellung.

Fig. 2 eine Einzelheit aus Fig. 1 in vergrößerter Darstellung.

Fig. 3 den Stromverlauf für das in der Vorrichtung eingesetzte Heizelement.

In Fig. 1 ist ein Dehnstoffelement 1 schematisch angedeutet, das einen beliebigen Aufbau haben kann und beispielsweise zur Betätigung des Ventils eines Heizkörpers dient. Dazu ist das Dehnstoffelement 1 mit einem Arbeitskolben 2 ausgerüstet, der in Abhängigkeit von der Temperatur des Dehnstoffelements 1 in Richtung des Doppelpfeils 3 bewegbar ist. Am Dehnstoffelement 1 ist ein elektrisches Heizelement 4 angebracht, das im Stromkreis einer Spannungsquelle 5 liegt. Der Stromkreis kann mittels eines Schalters 6 geschlossen bzw. unterbrochen werden. Das Heizelement 4 wird in Abhängigkeit von der Größe des über denselben fließenden Stroms erwärmt. Zur Einstellung dieses Stroms können eine verstellbare Stromquelle oder auch eine getaktete Stromquelle verwendet werden. Das ist in Fig. 1 schematisch durch einen verstellbaren Widerstand 7 angedeutet.

Sobald das Heizelement 4 vom Strom durchflossen wird, gibt er Wärme ab, die zu einer Erwärmung des Dehnstoffelements 1 führt. Dadurch wird der Arbeitskolben 2 aus demselben herausgedrückt, wodurch ein angeschlossenes Ventil betätigt werden kann.

Das Heizelement 4 besteht entsprechend Fig. 2 aus einem PTC 8 (Widerstand mit positivem Temperaturkoeffizienten) und einem linearen Widerstand 9, die elektrisch in Reihe geschaltet sind. Wenn der Stromkreis für das Heizelement 4 geschlossen ist, fließt ein Strom über beide Widerstände 8 und 9, die damit Wärme erzeugen. Diese Wärme wird im wesentlichen durch den linearen Widerstand 9 bestimmt, dessen Wärmeerzeugung der Stromstärke des durch ihn fließenden Stroms proportional ist.

Bei einer bestimmten Temperatur T1 (Fig. 3), die dem maximalen Hub des Arbeitskolbens 2 entspricht, erhöht der PTC 8 entsprechend seiner Charakteristik seinen Widerstandswert schlagartig, so daß er den im Stromkreis fließenden Strom begrenzt. Der über die Widerstände 8 und 9 fließende Strom wird entsprechend Fig. 3 auf diese Weise konstant gehalten, so daß eine zu große Erwärmung des Dehnstoffkörpers 1 mit der Gefahr der Überhitzung desselben vermieden ist.

Claims (1)

1. Vorrichtung zum Betätigen eines temperaturabhängigen Dehnstoffelements mit einem Arbeitskolben, bei welcher an dem Dehnstoffelement ein in einem elektrischen Stromkreis liegendes Heizelement angebracht ist, dadurch gekennzeichnet, daß das Heizelement (4) aus mindestens einem elektrischen Widerstand (8) mit positivem Temperaturkoeffizienten und aus mindestens einem elektrischen Widerstand (9) mit linearem Verhalten besteht, die elektrisch in Reihe geschaltet sind.