EP0150020B1 - Interlocking gear for ventilating shafts or the like - Google Patents
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- EP0150020B1 EP0150020B1 EP85100191A EP85100191A EP0150020B1 EP 0150020 B1 EP0150020 B1 EP 0150020B1 EP 85100191 A EP85100191 A EP 85100191A EP 85100191 A EP85100191 A EP 85100191A EP 0150020 B1 EP0150020 B1 EP 0150020B1
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- closing
- closing device
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- F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
- F24—HEATING; RANGES; VENTILATING
- F24F—AIR-CONDITIONING; AIR-HUMIDIFICATION; VENTILATION; USE OF AIR CURRENTS FOR SCREENING
- F24F7/00—Ventilation
- F24F7/007—Ventilation with forced flow
- F24F7/013—Ventilation with forced flow using wall or window fans, displacing air through the wall or window
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- F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
- F24—HEATING; RANGES; VENTILATING
- F24F—AIR-CONDITIONING; AIR-HUMIDIFICATION; VENTILATION; USE OF AIR CURRENTS FOR SCREENING
- F24F13/00—Details common to, or for air-conditioning, air-humidification, ventilation or use of air currents for screening
- F24F13/08—Air-flow control members, e.g. louvres, grilles, flaps or guide plates
- F24F13/10—Air-flow control members, e.g. louvres, grilles, flaps or guide plates movable, e.g. dampers
- F24F13/14—Air-flow control members, e.g. louvres, grilles, flaps or guide plates movable, e.g. dampers built up of tilting members, e.g. louvre
- F24F13/15—Air-flow control members, e.g. louvres, grilles, flaps or guide plates movable, e.g. dampers built up of tilting members, e.g. louvre with parallel simultaneously tiltable lamellae
Definitions
- the invention relates to a closure device for ventilation ducts or the like. According to the preamble of patent claim 1.
- ventilation ducts or the like understood that there are ventilation ducts or other ventilation openings that serve to supply or remove supply air or exhaust air for ventilation purposes. Closure devices of this type are used to open and close the ventilation of building rooms or the like. Serving ventilation ducts or other ventilation openings, such as wall openings, window openings or the like, whereby it is generally customary to unite the ventilation duct or ventilation opening in question Assign fan that blows and sucks the supply or exhaust air through this ventilation duct or the like.
- the ventilation duct can therefore also be an air duct or air outlet of an air handling device, for example a wall or window vent.
- closure devices usually have a plurality of mutually parallel closure slats as closure members, which can be adjusted together from their closed position to their open position and back.
- closure elements can also be provided, for example a single rotary flap, slide or the like.
- the switch-on delay time - Open position or closed position of the time elapsing or of the closure members - hereinafter called the switch-on delay time - is relatively long. Even then, the energy consumption of the electric heater is still relatively large. If the energy consumption of the electric heater is made larger in order to shorten the switch-on delay time, the bimetal leaf spring is heated to even higher temperatures and its transition to the cold position, in which the closure device is opened and closed depending on the design, then takes correspondingly longer, which is undesirable is.
- the heating of the bimetallic leaf spring can be switched to strong and weak, such that the heating can be automatically set to strong when switched on and the switchover to weak heating takes place automatically when the bimetallic leaf spring at least almost bends to adjust the closure member has reached (DE-A 2353367).
- this switching device makes the switching device for the electric heater more expensive.
- the adjustment of the closure element (s) that can be effected when the bimetal leaf spring cools due to its resulting change in shape runs very slowly, since this adjustment takes place over a relatively large temperature difference of the bimetal leaf spring of, for example, 80-180 K.
- the switch-off delay time is therefore particularly long with this bimetal leaf spring, which is desirable in some cases, but not in many cases.
- the switch-off delay time is understood to mean the period of time that elapses from the start of switching off the heating until the closure element or elements have reached their end position (closed position or maximum open position) that can be achieved by switching off the heating.
- the measure according to claims 1 and 2 can also be used simultaneously.
- JP-A 58214737 to provide a coil spring made of a memory alloy for the oscillating adjustment of motion-coupled air steering flaps of an air outlet of an air conditioning system for motor vehicles, in that one end of this coil spring is constantly supported on a stationary stop and the other end constantly rests on a straight guided slide, a helical spring serving as a return spring, which does not consist of a memory alloy, constantly pressing on the other side of this slide.
- the slide through penetrates a guide slot of a housing accommodating the two coil springs and lies in its two end positions on the ends of the guide slot, so that these two ends of the guide slot form stops for the slides which are permanently connected to the coil springs by movement.
- closure devices to which the invention relates there is a risk that the final shape of the actuator will change due to the effect degradation.
- closure devices to which the invention relates it can then occur that at least one closure member can no longer be completely moved into its closed position and / or into its maximum open position by the actuating member.
- at least one end position of the at least one locking element can be set in an operationally reliable manner even after a long operating time.
- the closed position of the at least one closure member is set securely so that the closure device can reliably close the ventilation duct or the like in question in the desired manner even after a long period of operation.
- the achievable maximum open position of the at least one closure element does not change even after a long period of operation, in particular if the maximum open position is intended to ensure a certain minimum flow resistance of the at least one closure element which should not change in the course of the operating time.
- the invention now makes it possible to prevent the effect degradation of the memory alloy of the actuating element from having an effect on at least one of the two end positions of the at least one closure element, or even to prevent the effect degradation of this memory alloy from occurring. This is explained in more detail below using the exemplary embodiments.
- Memory alloys are known, see e.g. TAUTZENBERGER / ST ⁇ CKEL “Memory Effect and Technically Applicable Alloys”, Journal for Economic Manufacturing (ZwF) 78 (1983), 10, pp. 486-488. They have the property of taking a different shape at a higher temperature than at a lower temperature.
- a memory alloy such.
- a Cu-Zn-Al alloy can preferably be provided since it is particularly inexpensive.
- the temperature transition threshold of the memory alloy can be set specifically by varying the alloy composition, for example between -150 ° C and + 150 ° C.
- This temperature transition threshold is hereinafter called shape change temperature or shape change temperature range, the z. B. can be about 10 to 20 K.
- the shape change temperature range can preferably be approximately 10 K and range from approximately 70-80 ° C. Taking the practical requirements into account, these temperature values are particularly favorable for low heating energy and for short switch-on and switch-off delays of the closure element or elements.
- the shape change temperature range extends from approx. 70 ° to approx. 80 °, this means that the closure element or elements at a temperature of the adjustment element of above approx. 80 ° C are in one end position, preferably the max. Open position, and at a temperature of the actuator below about 70 ° C in the other end position, preferably the closed position.
- This shape change temperature range is within the temperature zone of 60 to 85 ° C. indicated as preferred above.
- the term temperature zone denotes a temperature zone within which the shape change temperature or the shape change temperature range can lie, the respective shape change temperature range being smaller than the temperature zone in which it can suitably lie, or can correspond to it.
- the actuator made of a memory alloy results in the closure devices according to the invention compared to a bimetal leaf spring, among other things. also the following advantages. Even if the electric heater only has a single heating power - i.e. it can only be switched on and off and, when switched on, always has the same electrical power consumption - short switch-on delays can be achieved, as is not the case with a bimetal leaf spring causing the same adjustment, at least with a single heating power are achievable.
- the switch-off delay times of the actuator made of a memory alloy according to the invention can be considerably shorter than that of a bimetallic leaf spring, since the actuator, due to the memory alloy, already has its "final shape" - hereinafter referred to as the cold final shape - which can be achieved by switching off the heating - in contrast to a bimetallic leaf spring reached at a relatively high intrinsic temperature, in the above example at approx. 70 ° C and not only at room temperature (approx. 20 ° C) like a bimetal leaf spring.
- the volume of the actuator and thus its heat capacity can advantageously be considerably smaller than that of the bimetallic leaf spring which has the same actuating path and the same actuating forces.
- the actuator consists of a memory alloy, among other things.
- the electric heater also requires considerably less power consumption than the electric heater of a bimetallic leaf spring used for adjusting the same or the same locking members. The electrical energy consumption can thus be reduced by the invention and the costs of the electrical heating can also be reduced. Furthermore, one can manage with lower temperatures of the actuator achieved by the heating, which among other things.
- the actuator made of a memory alloy also allows greater actuating forces with a smaller design than a bimetal leaf spring.
- the two final shapes of the actuator are also defined much more precisely than in the case of a bimetallic leaf spring, since the latter bends depending on the temperature over the entire intrinsic temperature range that occurs due to heating and non-heating, whereas the shape change of the actuator made of a memory alloy only the shape change temperature or in the shape change temperature range occurs, which in any case is significantly smaller than the temperature range to which the heated bimetal leaf spring must be exposed.
- the actuator has the shape of a leaf spring, is preferably approximately straight in its one bending position and works in a two-way effect. This results in relatively large actuating forces with rapid adjustment of the closure element or elements.
- the actuating element can also be provided, for example as a rod, which can preferably be approximately straight in a bending position and acts according to the two-way effect, or the shape of a spiral spring curved in opposite directions in both bending positions or the like, which in particular according to the general Round effect can have.
- the actuator can preferably be tongue-shaped.
- Memory alloys generally also have elastic properties. For this reason alone, the actuator, if it has the shape of a spring, can also be referred to as a spring, for example as a bending, leaf, screw, spiral spring or the like.
- the electrical heating of the actuator can be carried out by a separate electrical heating device or its memory alloy itself can serve as a heating resistor.
- the electric heater can be arranged on the actuator. It then requires a particularly low heating output. It is sufficient here that memory alloys are metallic and therefore conduct heat quite well if they only extend over a relatively small part of the length of the actuator, preferably less than a quarter of the length of the actuator.
- This heater can be a PTC element, for example. H. an electrical resistor with a positive temperature coefficient, which reduces the electrical power consumption with increasing warming.
- Other training courses are also possible, e.g. those that have approximately constant electrical power consumption.
- the heating can also be designed as an electrical heating development, as an electrical resistance layer or the like. Often it can also be expediently provided that the heater is not arranged on the actuator, but stationary on the housing of the closure device, preferably next to the actuator, so that it is then heated in particular by heat radiation and possibly also by convection from the heater.
- the length of the actuator can be relatively small. If the closure device is provided with closure lamellae as closure elements, it can preferably be provided that the length of the actuating element is less than half the length of the closure lamella. This means that the space required for the actuator is particularly small and it can be accommodated particularly easily in the housing.
- the actuating member can be supported on the housing of the closure device in order to exert its actuating force.
- a region of the actuator can be connected immovably to the housing in a particularly expedient manner.
- the closure device 10 with fan 11 shown in FIG. 1 can in practice also be referred to as a built-in wall fan with an integrated closure device.
- This combined ventilation device designated as a whole by 12, has a housing 13 which has a circular pipe socket 14, at one end of which a front part which is approximately square in outline and which forms the closure device 10 is connected.
- the axial fan 11 consisting of an electric motor 15 and an impeller 16 fastened to its rotor shaft is inserted in the pipe socket 14 which forms a ventilation duct for unheated supply air or exhaust air and which can be closed by means of the closure device 10.
- the motor 15 is held on the tube 14 by means of struts, not shown.
- a rectangular, short passage 17 for the air conveyed by the fan 11 is let into the closure device 10, which forms an extension of the ventilation duct formed by the pipe socket 14.
- This passage 17 can be closed by five closure lamellae 19, which are pivotably mounted about parallel axes of rotation by means of pivots 20 which engage in bores of two opposite walls of the passage 17.
- a short arm 21, which projects vertically from it, is molded onto each closure lamella 19 and carries a driving pin 22 integral with it. These pins 22 are arranged parallel to the axes of rotation of the closure slats 19 and at a distance from their axes of rotation.
- an arm 25 which struts vertically from it, is integrally molded on, which engages under a tongue-shaped actuating element 26 designed in the manner of a leaf spring, which pulls the coupling rod 23 out of the fully extended uppermost position, in which the Closure device 10 is closed, ie their closure slats 19 are in the closed positions shown, can be moved against the force of the return spring 24 into the bottom position shown in dash-dot lines, in which the closure slats 19 are in their intended maximum open positions.
- the pivoting angle of the closure slats 19 between the closed position and the maximum open position can be, for example, 75 to 85.
- the actuator 26 in this embodiment consists of a rectangular, elongated, approximately straight metal strip of constant thickness in the fully extended position made of a memory alloy, the left end of which is held immovably in an electrically insulating, housing-fixed holder 27 with reference to FIG. 1 .
- the actuator 26 assumes two different shapes (bending states) in a two-way effect, depending on its temperature being above or below a shape change temperature or shape change temperature range determined by its memory alloy. These two different bending states are referred to below as the “cold final shape” and the “warm final shape”.
- the cold final shape is the fully drawn shape and the warm final shape is shown in broken lines.
- the actuating element 26 presses the coupling rod 23 into the lowest position, the actuating element 26 also being bent somewhat elastically in order to securely set this lowest position, in which the pins 22 rest against the housing-fixed stops determining the maximum open position of the closure slats 19 .
- the uppermost position of the coupling rod 23 shown is determined by the fact that the driving pins 22 also abut on stops fixed to the housing, the actuator 26 being able to be lifted somewhat from the arm 25 of the coupling rod 23, since the return spring 24 the coupling rod 23 pulls into this uppermost position. Due to the fact that the actuator 26 in its cold final shape is slightly raised from the arm 25, for example by a distance of 1-2 mm from it, this “play” of the mechanical connection between the actuator 26 and the locking slats 19 allows the cold final shape to change the actuator 26 by effect degradation, d. H. due to material fatigue without disadvantage.
- FIG. 2 shows a top view of the actuating element 26 of the closure device 10 according to FIG. 1, this actuating element 26 being shown removed from this closure device 10.
- the cold final shape of the actuator 26 can be, for example, below approximately 70 ° C. and the warm final shape above approximately 80 ° C. It is therefore sufficient to transfer the coupling rod 23 by means of this actuator 26 from the fully drawn position to the dash-dotted position to raise the temperature of the actuator 26 to over 80 ° C.
- the actuator 26 has then returned to its fully extended position, in which the return spring 24 has then pulled the coupling rod 23 up to the fully drawn position, in which the closure slats 19 are closed again.
- the leaf spring-like elastic actuator 26 penetrates this sleeve 30.
- An electrical lead wire 31 is further soldered to the actuator 26 and another electrical lead wire 32 to the heating resistor. These two wires 31, 32 form the electrical connecting lines of the heating resistor, the actuator 26 also being connected to the Conducting the electrical heating current from the wire 31 to the heating resistor 29 takes part.
- FIG. 3 shows a preferred circuit diagram of the device 12 according to FIG. 1.
- the electric motor 15 of the axial fan 11 and the heating resistor 29 are connected in parallel to one another and can be connected together to the electrical AC network 34 via a switch 33.
- the switch 33 When the switch 33 is open, the electric motor 15 and the heating resistor 29 are switched off. It is then in the stationary state that the “cold final shape” of the actuator 26 and thus the closed position of the closure slats 19 are present. When the switch 33 is closed, the electric motor 15 starts immediately and the heating resistor 29 is heated and in turn heats the actuator 26.
- This actuator 26 is relatively short, as shown. E.g. its length can be 3 to 5 cm and preferably less than half the length of the closure slats 19.
- the control element which has metallic and thus good thermal conductivity, is heated so quickly that it begins to move the coupling rod 23 downward within a few drops after switching on the heating resistor 29, and thus the Opening slats 19 to open.
- the full opening of these closure slats was achieved in a test model which had the design shown in FIG. 1 within about 10-15 seconds. This time can be kept even shorter by increasing the heating or extending the heating resistor 29.
- the actuator 26 cools down again and the shape change temperature range is traversed in the downward direction again, so that the actuator 26, thanks to the two-way effect of its memory alloy, returns to the fully drawn position, in which the Sealing slats 19 are closed.
- the time from the start of switching off the heating resistor 29 to the complete closing of the closure slats was approximately 2-3 minutes. This time period can also be shorter or longer if desired. It can be extended, for example, by selecting a higher temperature for the actuator 26 when the heating resistor is switched on, or a lower temperature range, or by providing the actuator 26 with a heat-insulating coating or coating that slows down or cools it down.
- the delay time with which the closing slats 19 fully close after the heating resistor 29 is switched off can be shortened by weaker heating of the actuator 26 or by stationary arrangement of the electric heater at a distance from the actuator 26.
- the thermal capacity of the heating resistor slows down 29 the cooling of the actuator 26, so that one can accelerate its cooling by arranging the heating resistor at a distance from the actuator 26.
- the actuating device having the actuating element 26, the heating resistor 29 and the coupling rod 23 for opening and closing the closure slats 19 is structurally simple, requires little space and is very reliable. It also opens and closes the closing slats 19 silently and gently.
- the energy requirement of the heater 29 is only low and it has short switch-on delay times and also relatively short switch-off delay times. It also has larger reserves of power with more defined start and end positions of the actuator 26 than a bimetallic leaf spring.
- the closure direction 10 'shown in detail in FIGS. 3 and 4 in rear view has an essentially square frame-like housing 13, in which a square air passage opening 17 is arranged, which can be opened and closed again by means of closure lamellae 19, which are as 35, the housing 13 rotatably mounted pivot pin 20 are rotatable about horizontal axes of rotation in the operating position and can be rotated by means of an adjusting device 48.
- driver pins 22 are fixedly arranged on these closure plates, such as 19, which engage in guide slots of an axially movable coupling rod 23 'which serves to rotate the closure plates, this coupling rod 23' in its uppermost axial position shown in FIG. 4 Locking slats 19 in their maximum open positions, which are determined by a housing-fixed, not shown stop for the coupling rod 23 'holds.
- this coupling rod 23' In the operating position of this locking device 10 ', this coupling rod 23' is directed approximately vertically and is spring-loaded on the upper side by a compression spring 24 'serving as a return spring, which is supported on the uppermost frame wall 36 of the housing 13.
- This coupling rod 23 ' has a strip-like shape above an annular collar 37, and below the annular collar 37 it has a pin 39 which is circular in cross section and which projects into a bore in a coupling member 41 having a plate 40, which guides it with plain bearing play. This is based on one depression on the upper side of the plate 40 from a helical compression spring 42 on which the annular collar 37 of the coupling rod 23 'rests.
- This spring 42 forms a balancing spring for a reserve stroke of the coupling member 41 relative to the LAD 5 pelstange 23 ', the purpose of which will be explained below.
- This compensating spring 42 is harder than the spring 24 ' , so that it is not yet fully compressed 10 in the upper stop position of the coupling rod 23' according to FIG. 4.
- the actuator 26 forms a helix, ie its wire made of a memory alloy has a helical course.
- the shape is preferably a conical 20 helical spring as conical spring, conical spring, double-cone spring, etc.
- This actuator 26 is placed on a fixed piece on the lower bottom wall 43 of the housing 13, as shown, 25 so that a short pin 45 of this molded piece 44 projects into this actuator 26 with little radial play and this actuator 26 on one Ring collar 51 of this fitting 44 is seated on the housing 13 for axial support.
- the one-piece, rotationally symmetrical coupling member 41 has a circular annular collar 46 and a hollow pin 47 that struts downward from it, the latter protruding somewhat into the helix forming the actuator 26, as shown, 35 with radial play, so that the longitudinal axis of the actuator 26 operates is always approximately aligned with the longitudinal axes of the coupling member 41 and the coupling rod 23 'which are aligned with one another.
- Wall 40 at the lower floor 43 further includes two narrow rib-shaped holders 49 are arranged to hold a cylindrical tube 50th This tube 50 is held by these two holders 49 at a distance above the lower bottom wall 43 so that its 45 longitudinal axis is aligned with the longitudinal axes of the coupling member 41 and the coupling rod 23 '.
- This tube 50 has, as shown, a practically over its length ER to 60 stretching cylindrical, circular ring 52 is embedded in an electrical heating coil 29 'of resistance wire, which is located near the inner wall surface of this thin ring 52nd If necessary.
- this heating coil 52 may be disposed adjacent or an electrically resistive layer be arranged as a heating on this inner wall surface at DIE 65 ser inner wall surface of the ring.
- This ring 52 is made of elec- trically insulating material 5, for example. From ceramics, heat-resistant plastic or the like. In order to improve the heat insulating effect of this ring 52 is of yet it comprises a heat-insulating insulation 55, preferably a silicone rubber tube 10.
- This ring 50 comprises the actuator 26 as shown at a distance. The lead wires to the heating winding 29 'are not shown.
- This adjusting device 48 works as follows:
- the actuator 26 has the shape shown in Fig., In which its turns practically abut each other.
- the plate 40 of the coupling member 41 then sits on the tube 50, the interior of which closes at the top, 20 with the annular collar 46 of this coupling member being at a short distance, for example 1-2 mm, above the actuator 26, so that there is axial play here between this collar 46 and the actuator 26 to compensate for tolerances and 25 because of possible degradation of the actuator 26 is present.
- the pin 47 also grips into the helix, ie the actuator 26, with circumferential play.
- the shutter blades 19 in their closed positions, which means that this closing device 10 is closed. '
- the memory alloy of the actuator 26 has a two-way effect and can, for example, advantageously be a Zn-Cu-Al alloy.
- the Form Sungstemperaturbe- rich 50 of the actuator 26 for the transition from the cold end shape in the warm end shape may be 65-85 ° C and for resetting from the warm end shape in the cold final shape preferably about 70-55 ° C, preferably approx. 55
- other shape change temperature ranges are also possible, depending on the memory alloy.
- the plate 40 Since the heating of the actuating element 26 takes place very quickly after the heating winding 29 'has been switched on due to the interior 56 of the tube 50, which is still vertically upright, up to the opening of the plate 40, the plate 40 begins accordingly very quickly Turn on the 6 5 heating coil 29 'to open, and because of the shape Change temperature range is only relatively small, the heating winding 29 'causes rapid further change in shape of the actuator 26 even after opening the plate 40 and thus rapid transition to its warm final shape shown in Fig. 4, in which the closure slats 19 are open. To close the closure slats 19, the electrical heating winding 29 'is switched off. Since the plate 40 is still at a distance above the tube 50 in the shape shown in FIG.
- the resilient axial relative adjustment possible by the compensating spring 42 i.e. Axial buffering, between the coupling rod 23 'and the coupling member 41 has the following purpose:
- the compensating spring 42 is always stronger in the presence of the warm final shape (FIG. 4) of the actuator 26 than in the presence of the cold final shape of the actuator (FIG 5) is compressed, in the latter case the size of the compression is determined by the warm final shape of the actuator 26 and the uppermost position of the coupling rod 23 'limited by a stop fixed to the housing.
- an effect reduction can occur in the course of the operating time, i.e. that at least one of the two final shapes of the actuator 26 changes somewhat in the course of the operating time. This can lead to a lengthening or shortening of the warm and / or cold final shape of the actuator 26.
- the change in the warm final shape can be automatically compensated for by the compensating or buffer spring 42 in its effect on the adjustment of the coupling rod 23 '.
- the compensating spring 42 causes the coupling rod 23 'nevertheless to the uppermost position, which brings about the full open position of the closure slats 19, due to the changed warm final shape of the locking element 19, that is to say that it bears against the housing stop assigned to this position is pressed.
- the compensating spring 42 if the warm final shape of the actuator 26 should lengthen (which should not normally occur), in this case then with a correspondingly stronger compression of the compensating spring 42 in the uppermost position of the coupling rod 23 '.
- the above-mentioned axial effort between the collar 46 and the actuator 26 in its cold final shape can also serve to render the effect of the extension of the cold final shape of the actuator 26 ineffective on the closed position of the plate 40, so that this closed position when cold Final shape of the actuator 26 is always reached.
- the annular collar 46 of the coupling member 41 also has the task of forming a throttle member which throttles the thermal air flow through the tube 50 which takes place when the heating winding 29 'is switched on and the plate 40 is open, from bottom to top.
- the outer diameter of this collar 46 is matched to the inner diameter of the tube 50 so that when the heating is switched on, the warm final shape is always reliably maintained even when the plate 40 is fully open. By means of a suitable diameter of the annular collar 46, this can be achieved with minimal heating power of the electrical heating winding 29 '.
- the actuator 26 is advantageously still in its warm final shape completely or essentially within the tube 50, so that it is not only washed by heated air, but also heated to its full length by the heat radiation caused by the heating of the tube 50 becomes what reduces the heating power required to maintain the warm final shape of the actuator 26.
- FIG. 1 shows an electrical circuit diagram of this type, in which the control element 26 can be connected in series with an ohmic series resistor 53 via an on-off switch 33 to a current source 34 for its own heating, which serves to change the shape. In this case, the turns of the Stellor 5 in the cold final shape do not lie against one another.
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Abstract
Description
Die Erfindung betrifft eine Verschlusseinrichtung für Lüftungskanäle od. dergl. gemäss dem Oberbegriff des Patentanspruchs 1.The invention relates to a closure device for ventilation ducts or the like. According to the preamble of patent claim 1.
Dabei ist unter «Lüftungskanäle od. dergl.» verstanden, dass es sich um Lüftungskanäle oder um sonstige der Lüftung dienende Öffnungen, die der Zu- oder Abfuhr von Zuluft oder Abluft zu Lüftungszwecken dienen, handelt. Derartige Verschlusseinrichtungen dienen also dazu, der Lüftung von Gebäuderäumen od. dergl. dienende Lüftungskanäle oder sonstige Lüftungsöffnungen, wie Wandöffnungen, Fensteröffnungen od. dergl., zu öffnen und zu verschliessen, wobei es im allgemeinen üblich ist, dem betreffenden Lüftungskanal oder der betreffenden Lüftungsöffnung einen Ventilator zuzuordnen, welcher die Zu- oder Abluft durch diesen Lüftungskanal od. dergl. bläst und saugt. Der Lüftungskanal kann also auch ein luftführender Kanal oder Luftdurchlass eines Lufttechnischen Gerätes sein, bspw. eines Wand- oder Fensterlüfters.Under "ventilation ducts or the like." understood that there are ventilation ducts or other ventilation openings that serve to supply or remove supply air or exhaust air for ventilation purposes. Closure devices of this type are used to open and close the ventilation of building rooms or the like. Serving ventilation ducts or other ventilation openings, such as wall openings, window openings or the like, whereby it is generally customary to unite the ventilation duct or ventilation opening in question Assign fan that blows and sucks the supply or exhaust air through this ventilation duct or the like. The ventilation duct can therefore also be an air duct or air outlet of an air handling device, for example a wall or window vent.
Solche Verschlusseinrichtungen weisen als Verschlussorgane meist mehrere zueinander parallele Verschlusslamellen auf, die gemeinsam aus ihrer Geschlossenstellung in ihre Offenstellung und zurück verstellbar sind. Doch können auch andere Verschlussorgane vorgesehen sein, bspw. eine einzige Drehklappe, Schieber od. dergl.Such closure devices usually have a plurality of mutually parallel closure slats as closure members, which can be adjusted together from their closed position to their open position and back. However, other closure elements can also be provided, for example a single rotary flap, slide or the like.
Es ist bekannt, die Verschlusslamellen einer solchen Verschlusseinrichtung mittels einer Stellvorrichtung zu öffnen, die eine Bimetallblattfeder und eine auf diese einwirkende elektrische Heizung aufweist, wobei ein Endbereich der Bimetallblattfeder mit dem Gehäuse der Verschlusseinrichtung unbeweglich verbunden und ihr freies Ende mit dem oder den Verschlussorganen zu dessen bzw. deren Verstellung mechanisch gekoppelt ist (DE-A 2322769). Diese Verschlusseinrichtung verstellt zwar das oder die Verschlussorgane geräuschlos und sanft, unterliegt praktisch keinem Verschleiss und ist kostengünstig. Jedoch verstellt sie das oder die Verschlussorgane im Gefolge des Einhaltens der Heizung nur sehr langsam, wenn man zwecks geringen Energieverbrauchs der elektrischen Heizung diese möglichst leistungsschwach auslegt, so dass die ab Beginn des Einschaltens der Heizung bis zum Erreichen der hierdurch bewirkbaren, betreffenden Endstellung (max. Offenstellung oder Geschlossenstellung) des oder der Verschlussorgane verstreichende Zeitspanne - nachfolgend Einschaltverzögerungszeit genannt - relativ lang ist. Selbst dann ist der Energieverbrauch der elektrischen Heizung noch relativ gross. Wenn man die Energieaufnahme der elektrischen Heizung zwecks Abkürzung der Einschaltverzögerungszeit grösser auslegt, wird die Bimetallblattfeder auf noch höhere Temperaturen aufgeheizt und ihr Übergang in die kalte Stellung, in der die Verschlusseinrichtung je nach Auslegung geöffnet und oder geschlossen ist, dauert dann entsprechend länger, was unerwünscht ist. Man hat deshalb vorgesehen, dass die Heizung der Bimetallblattfeder auf stark und schwach umschaltbar ist, derart, dass beim Einschalten die Heizung selbsttätig auf stark einstellbar ist und die Umschaltung auf schwache Beheizung selbsttätig erfolgt, wenn die Bimetallblattfeder zumindest nahezu die der Verstellung des Verschlussorganes dienende Verbiegung erreicht hat (DE-A 2353367). Diese Umschalteinrichtung verteuert jedoch die Schalteinrichtung für die elektrische Heizung. In beiden Fällen verläuft die beim Abkühlen der Bimetallblattfeder durch deren hierdurch bedingten Gestaltänderung bewirkbare Verstellung des oder der Verschlussorgane sehr langsam, da diese Verstellung über eine relativ grosse Temperaturdifferenz der Bimetallblattfeder von bspw. 80-180 K erfolgt. Die Ausschaltverzögerungszeit ist also bei dieser Bimetallblattfeder besonders gross, was zwar in manchen Fällen erwünscht ist, jedoch in vielen Fällen nicht. Unter Ausschaltverzögerungszeit ist dabei die Zeitspanne verstanden, die ab Beginn des Ausschaltens der Heizung verstreicht, bis das oder die Verschlussorgane ihre durch das Ausschalten der Heizung bewirkbare Endstellung (Geschlossenstellung oder maximale Offenstellung) erreicht haben.It is known to open the closure lamellae of such a closure device by means of an actuating device which has a bimetal leaf spring and an electrical heater acting thereon, an end region of the bimetal leaf spring being immovably connected to the housing of the closure device and its free end connected to the closure member or members or whose adjustment is mechanically coupled (DE-A 2322769). This closure device adjusts the closure element or elements silently and gently, is subject to practically no wear and tear and is inexpensive. However, in the wake of maintaining the heater, it adjusts the closure element (s) only very slowly if, for low energy consumption, the electric heater is designed to be as weak as possible, so that from the start of switching on the heater until it reaches the relevant end position (max . Open position or closed position) of the time elapsing or of the closure members - hereinafter called the switch-on delay time - is relatively long. Even then, the energy consumption of the electric heater is still relatively large. If the energy consumption of the electric heater is made larger in order to shorten the switch-on delay time, the bimetal leaf spring is heated to even higher temperatures and its transition to the cold position, in which the closure device is opened and closed depending on the design, then takes correspondingly longer, which is undesirable is. It has therefore been provided that the heating of the bimetallic leaf spring can be switched to strong and weak, such that the heating can be automatically set to strong when switched on and the switchover to weak heating takes place automatically when the bimetallic leaf spring at least almost bends to adjust the closure member has reached (DE-A 2353367). However, this switching device makes the switching device for the electric heater more expensive. In both cases, the adjustment of the closure element (s) that can be effected when the bimetal leaf spring cools due to its resulting change in shape runs very slowly, since this adjustment takes place over a relatively large temperature difference of the bimetal leaf spring of, for example, 80-180 K. The switch-off delay time is therefore particularly long with this bimetal leaf spring, which is desirable in some cases, but not in many cases. The switch-off delay time is understood to mean the period of time that elapses from the start of switching off the heating until the closure element or elements have reached their end position (closed position or maximum open position) that can be achieved by switching off the heating.
Es ist deshalb eine Aufgabe der Erfindung, eine Verschlusseinrichtung der obengenannten Art zu schaffen, deren Stellvorrichtung bei weiterhin baulich einfacherAusbildung ebenfalls geräuschlos oder nahezu geräuschlos das oder die Verschlussorgane zu öffnen und zu schliessen vermag und praktisch keinem Verschleiss unterliegt, jedoch mit erheblich weniger elektrischer Energie für die Beheizung auskommen kann und auch kürzere Ein- und Ausschaltverzögerungszeiten des oder der Verschlussorgane bei geringem schaltungstechnischem Aufwand ermöglicht, wobei sich auch erreichen lassen soll, dass die vorgesehene Geschlossenstellung und/oder die vorgesehene maximale Offenstellung des mindestens einen Verschlussorganes auch nach langer Betriebszeit sich noch einstellen lässt.It is therefore an object of the invention to provide a closure device of the type mentioned above, the actuating device of which, while still structurally simple, is also able to open and close the closure member or members without any noise or almost noiselessly and is subject to practically no wear and tear, but with considerably less electrical energy for the heating can make do and also enables shorter switch-on and switch-off delays of the closure element or elements with little circuit complexity, whereby it should also be possible to ensure that the intended closed position and / or the intended maximum open position of the at least one closure element is still established even after a long operating time leaves.
Zur Lösung dieser Aufgabe ist erfindungsgemäss eine Verschlusseinrichtung gemäss Anspruch 1 vorgesehen. Eine zweite erfindungsgemässe Lösung dieser Aufgabe ist in Anspruch 2 angegeben.To achieve this object, a closure device according to claim 1 is provided according to the invention. A second inventive solution to this problem is specified in
Man kann gemäss Anspruch 3 auch die Massnahme nach Anspruch 1 und 2 gleichzeitig anwenden.According to claim 3, the measure according to
Zwar ist es durch die JP-A 58214737 bekannt, zur oszillierenden Verstellung bewegungsgekoppelter Luftlenkklappen eines Luftauslasses einer Klimaanlage für Kraftfahrzeuge eine Schraubenfeder aus einer Memory-Legierung vorzusehen, indem diese Schraubenfeder sich mit ihrem einen Ende ständig an einem stationären Anschlag abstützt und mit ihrem anderen Ende ständig an einem geradegeführten Schieber anliegt, wobei auf die andere Seite dieses Schiebers eine als Rückstellfeder dienende Schraubenfeder, die nicht aus einer Memory-Legierung besteht, ständig drückt. Der Schieber durchdringt einen Führungsschlitz eines die beiden Schraubenfedern aufnehmenden Gehäuses und liegt in seinen beiden Endstellungen an den Enden des Führungsschlitzes an, so dass diese beiden Enden des Führungsschlitzes Anschläge für die mit den Schraubenfedern ständig bewegungsschlüssig verbundenen Schiebern bilden.It is known from JP-A 58214737 to provide a coil spring made of a memory alloy for the oscillating adjustment of motion-coupled air steering flaps of an air outlet of an air conditioning system for motor vehicles, in that one end of this coil spring is constantly supported on a stationary stop and the other end constantly rests on a straight guided slide, a helical spring serving as a return spring, which does not consist of a memory alloy, constantly pressing on the other side of this slide. The slide through penetrates a guide slot of a housing accommodating the two coil springs and lies in its two end positions on the ends of the guide slot, so that these two ends of the guide slot form stops for the slides which are permanently connected to the coil springs by movement.
Bei Memory-Legierungen besteht jedoch die Gefahr, dass sich die Endgestalten des Stellorganes durch Effektabbau verändern. Bei Verschlusseinrichtungen, auf die sich die Erfindung bezieht, kann es dann dazu kommen, dass sich mindestens ein Verschlussorgan durch das Stellorgan nicht mehr vollständig in seine Geschlossenstellung und/oder in seine maximale Offenstellung überführen lässt. Bei solchen Verschlusseinrichtungen ist es jedoch wichtig, dass mindestens eine Endstellung des mindestens einen Verschlussorganes betriebssicher auch noch nach langer Betriebszeit durch das Stellorgan eingestellt werden kann. Insbesondere ist es in vielen Fällen wichtig, dass die Geschlossenstellung des mindestens einen Verschlussorganes sicher eingestellt wird, damit die Verschlusseinrichtung den betreffenden Lüftungskanal oder dgl. in der gewünschten Weise auch noch nach langer Betriebzeit sicher verschliessen kann. In anderen Fällen oder parallel hierzu kann es auch wichtig sein, dass sich die erreichbare maximale Offenstellung des mindestens einen Verschlussorganes auch nach langer Betriebszeit nicht ändert, insbesondere dann, wenn durch die maximale Offenstellung ein bestimmter minimaler Strömungswiderstand des mindestens einen Verschlussorganes sichergestellt werden soll, der sich im Laufe der Betriebszeit nicht ändern soll.With memory alloys, however, there is a risk that the final shape of the actuator will change due to the effect degradation. In the case of closure devices to which the invention relates, it can then occur that at least one closure member can no longer be completely moved into its closed position and / or into its maximum open position by the actuating member. In the case of such locking devices, however, it is important that at least one end position of the at least one locking element can be set in an operationally reliable manner even after a long operating time. In particular, it is important in many cases that the closed position of the at least one closure member is set securely so that the closure device can reliably close the ventilation duct or the like in question in the desired manner even after a long period of operation. In other cases or parallel to this, it can also be important that the achievable maximum open position of the at least one closure element does not change even after a long period of operation, in particular if the maximum open position is intended to ensure a certain minimum flow resistance of the at least one closure element which should not change in the course of the operating time.
Die Erfindung ermöglicht es nun, zu verhindern, dass sich Effektabbau der Memory-Legierung des Stellorganes auf mindestens eine der beiden Endstellungen des mindestens einen Verschlussorganes auswirkt oder sogar das Eintreten von Effektabbau dieser Memory-Legierung zu verhindern. Dies wird weiter unten anhand der Ausführungsbeispiele noch näher erläutert.The invention now makes it possible to prevent the effect degradation of the memory alloy of the actuating element from having an effect on at least one of the two end positions of the at least one closure element, or even to prevent the effect degradation of this memory alloy from occurring. This is explained in more detail below using the exemplary embodiments.
Memory-Legierungen sind bekannt, siehe z.B. TAUTZENBERGER/STÖCKEL «Gedächtnis-Effekt und technisch anwendbare Legierungen», Zeitschrift für wirtschaftliche Fertigung (ZwF) 78 (1983), 10, S. 486-488. Sie haben die Eigenschaft, bei höherer Temperatur eine andere Gestalt einzunehmen als bei niedrigerer Temperatur. Als Memory-Legierung kommen z. B. NiTi, Cu-Zn-AI oder Cu-AI-Ni-Legierungen in Frage. Bevorzugt kann eine Cu-Zn-AI-Legierung vorgesehen sein, da sie besonders kostengünstig ist.Memory alloys are known, see e.g. TAUTZENBERGER / STÖCKEL “Memory Effect and Technically Applicable Alloys”, Journal for Economic Manufacturing (ZwF) 78 (1983), 10, pp. 486-488. They have the property of taking a different shape at a higher temperature than at a lower temperature. As a memory alloy such. B. NiTi, Cu-Zn-AI or Cu-AI-Ni alloys in question. A Cu-Zn-Al alloy can preferably be provided since it is particularly inexpensive.
Die Temperatur-Übergangsschwelle der Memory-Legierung kann durch Variationen der Legierungszusammensetzung bspw. zwischen -150°C und +150°C gezielt eingestellt werden. Diese Temperatur-Übergangsschwelle sei nachfolgend Formänderungstemperatur oder Formänderungstemperaturbereich genannt, der z. B. etwa 10 bis 20 K betragen kann. Bevorzugt kann vorgesehen sein, dass die Formänderungstemperatur bzw. der Formänderungstemperaturbereich der Memory-Legierung für das Stellorgan innerhalb einer Temperaturzone von ungefähr 50-90°C, besonders zweckmässig von ungefähr 65-85°C liegt. Bevorzugt kann der Formänderungstemperaturbereich ca. 10 K betragen und von ungefähr 70-80°C reichen. Diese Temperaturwerte sind unter Berücksichtigung der Erfordernisse der Praxis besonders günstig für geringe Heizenergie und für kurze Ein- und Ausschaltzeitverzögerungen des oder der Verschlussorgane.The temperature transition threshold of the memory alloy can be set specifically by varying the alloy composition, for example between -150 ° C and + 150 ° C. This temperature transition threshold is hereinafter called shape change temperature or shape change temperature range, the z. B. can be about 10 to 20 K. Provision can preferably be made for the shape change temperature or the shape change temperature range of the memory alloy for the actuator to be within a temperature zone of approximately 50-90 ° C., particularly expediently of approximately 65-85 ° C. The shape change temperature range can preferably be approximately 10 K and range from approximately 70-80 ° C. Taking the practical requirements into account, these temperature values are particularly favorable for low heating energy and for short switch-on and switch-off delays of the closure element or elements.
Wenn der Formänderungstemperaturbereich bspw. von ca. 70° bis ca. 80° reicht, bedeutet dies, dass das oder die Verschlussorgane bei einer Temperatur des Stellorganes von über ca. 80°C sich in der einen Endstellung, vorzugsweise der max. Offenstellung, und bei einer Temperatur des Stellorganes unter ca. 70°C sich in der anderen Endstellung, vorzugsweise der Geschlossenstellung, befinden. Dieser Formänderungstemperaturbereich liegt innerhalb der oben als bevorzugt angegebenen Temperaturzone von 60 bis 85°C. Mit dem Ausdruck Temperaturzone ist eine Temperaturzone bezeichnet, innerhalb der die Formänderungstemperatur bzw. der Formänderungstemperaturbereich liegen kann, wobei der jeweilige Formänderungstemperaturbereich kleiner als die Temperaturzone, in welcher er zweckmässig liegen kann, ist oder ihr entsprechen kann.If, for example, the shape change temperature range extends from approx. 70 ° to approx. 80 °, this means that the closure element or elements at a temperature of the adjustment element of above approx. 80 ° C are in one end position, preferably the max. Open position, and at a temperature of the actuator below about 70 ° C in the other end position, preferably the closed position. This shape change temperature range is within the temperature zone of 60 to 85 ° C. indicated as preferred above. The term temperature zone denotes a temperature zone within which the shape change temperature or the shape change temperature range can lie, the respective shape change temperature range being smaller than the temperature zone in which it can suitably lie, or can correspond to it.
Das Stellorgan aus einer Memory-Legierung ergibt bei erfindungsgemässen Verschlusseinrichtungen gegenüber einer Bimetallblattfeder u.a. auch folgende Vorteile. Auch wenn die elektrische Heizung nur eine einzige Heizleistung aufweist - also nur ein- und ausschaltbar ist und, wenn eingeschaltet, stets dieselbe elektrische Leistungsaufnahme hat - lassen sich kurze Einschaltverzögerungszeiten erreichen, wie sie im Falle einer dieselbe Verstellung bewirkenden Bimetallblattfeder zumindest mit einer einzigen Heizleistung nicht erzielbar sind. Die Ausschaltverzögerungszeiten des erfindungsgemäss aus einer Memory-Legierung bestehenden Stellorganes können beträchtlich kleiner als die einer Bimetallblattfeder sein, da das Stellorgan infolge der Memory-Legierung seine durch Ausschalten der Heizung bewirkbare «Endgestalt» - im weiteren kalte Endgestalt genannt - im Gegensatz zu einer Bimetallblattfeder bereits bei noch relativ hoher Eigentemperatur erreicht, und zwar in obigem Beispiel bei ca. 70°C und nicht erst bei Raumtemperatur (ca. 20°C) wie eine Bimetallblattfeder. Auch kann das Volumen des Stellorganes und damit seine Wärmekapazität vorteilhaft erheblich kleiner als das einer denselben Stellweg und dieselben Stellkräfte aufbringenden Bimetallblattfeder sein.The actuator made of a memory alloy results in the closure devices according to the invention compared to a bimetal leaf spring, among other things. also the following advantages. Even if the electric heater only has a single heating power - i.e. it can only be switched on and off and, when switched on, always has the same electrical power consumption - short switch-on delays can be achieved, as is not the case with a bimetal leaf spring causing the same adjustment, at least with a single heating power are achievable. The switch-off delay times of the actuator made of a memory alloy according to the invention can be considerably shorter than that of a bimetallic leaf spring, since the actuator, due to the memory alloy, already has its "final shape" - hereinafter referred to as the cold final shape - which can be achieved by switching off the heating - in contrast to a bimetallic leaf spring reached at a relatively high intrinsic temperature, in the above example at approx. 70 ° C and not only at room temperature (approx. 20 ° C) like a bimetal leaf spring. The volume of the actuator and thus its heat capacity can advantageously be considerably smaller than that of the bimetallic leaf spring which has the same actuating path and the same actuating forces.
Im allgemeinen ist es wichtiger, die Verschlusseinrichtung rasch zu öffnen als rasch zu schliessen. Da das Erwärmen des Stellorganes stets rascher als sein Abkühlen erfolgen kann, ist es vorteilhaft, vorzusehen, dass das oder die Verschlussorgane durch Einschalten der elektrischen Beheizung des Stellorganes geöffnet und durch ihr Ausschalten wieder geschlossen werden.In general, it is more important to open the closure device quickly than to close it quickly. Since the heating of the control element can always take place faster than its cooling, it is advantageous to provide that the locking element or elements is opened and closed by switching on the electrical heating of the control element be closed again by switching them off.
Darüber hinaus ergibt das Stellorgan aus einer Memory-Legierung u.a. noch folgende weitere Vorteile: Überraschenderweise können seine Kosten wegen des geringeren Volumens sogar geringer als die einer einen vergleichbaren Stellweg und vergleichbare Stellkräfte aufbringenden Bimetallblattfeder sein, so dass die Kosten des Stellorganes relativ zu den Kosten für eine Bimetallblattfeder sogar gesenkt werden können. Auch benötigt die elektrische Heizung erheblich geringere Leistungsaufnahme als die elektrische Heizung einer für die Verstellung desselben oder derselben Verschlussorgane dienenden Bimetallblattfeder. Der elektrische Energieverbrauch lässt sich also durch die Erfindung senken und auch die Kosten der elektrischen Heizung erniedrigen. Ferner kann man mit geringeren, durch die Beheizung erzielten Temperaturen des Stellorganes auskommen, was u.a. auch den Vorteil hat, dass die durch die elektrische Heizung des Stellorganes mit erwärmten benachbarten Teile aus Kunststoff oder dergl. aus weniger temperaturfestem Material als im Falle einer beheizten Bimetallblattfeder ausgebildet werden können. Der auch schon im Falle einer Bimetallblattfeder relativ geringe Platzbedarf des Stellorganes wird durch die Erfindung noch weiter erheblich verringert. Auch lässt das Stellorgan aus einer Memory-Legierung grössere Stellkräfte bei kleinerer Bauweise als eine Bimetallblattfeder zu. Auch sind die beiden Endgestalten des Stellorganes wesentlich genauer definiert als im Falle einer Bimetallblattfeder, da sich letzere in Abhängigkeit der Temperatur über den gesamten Eigentemperaturbereich, der durch die Beheizung und Nichtbeheizung auftritt, verbiegt, wogegen die Formänderung des Stellorganes aus einer Memory-Legierung nur bei der Formänderungstemperatur bzw. im Formänderungstemperaturbereich auftritt, der in jedem Fall wesentlich kleiner ist als der Temperaturbereich, dem die beheizte Bimetallblattfeder ausgesetzt werden muss.In addition, the actuator consists of a memory alloy, among other things. The following further advantages: Surprisingly, because of the smaller volume, its costs can even be lower than that of a bimetallic leaf spring which has a comparable travel range and comparable actuating forces, so that the costs of the actuator can even be reduced relative to the costs for a bimetallic leaf spring. The electric heater also requires considerably less power consumption than the electric heater of a bimetallic leaf spring used for adjusting the same or the same locking members. The electrical energy consumption can thus be reduced by the invention and the costs of the electrical heating can also be reduced. Furthermore, one can manage with lower temperatures of the actuator achieved by the heating, which among other things. also has the advantage that the electrical heating of the actuator with heated adjacent parts made of plastic or the like can be made of less temperature-resistant material than in the case of a heated bimetal leaf spring. The relatively small space required by the actuator even in the case of a bimetallic leaf spring is further reduced considerably by the invention. The actuator made of a memory alloy also allows greater actuating forces with a smaller design than a bimetal leaf spring. The two final shapes of the actuator are also defined much more precisely than in the case of a bimetallic leaf spring, since the latter bends depending on the temperature over the entire intrinsic temperature range that occurs due to heating and non-heating, whereas the shape change of the actuator made of a memory alloy only the shape change temperature or in the shape change temperature range occurs, which in any case is significantly smaller than the temperature range to which the heated bimetal leaf spring must be exposed.
Es kann vorgesehen sein, dass das Stellorgan die Gestalt einer Blattfeder aufweist, vorzugsweise in seiner einen Biegestellung dabei ungefähr gerade ist und im Zweiwegeffekt arbeitet. Dies ergibt relativ grosse Stellkräfte bei rascher Verstellung des oder der Verschlussorgane. Es können jedoch auch andere Gestaltungen des Stellorganes vorgesehen sein, bspw. als Stab, der vorzugsweise in einer Biegestellung ungefähr gerade sein kann und gemäss dem Zweiwegeffekt wirkt oder die Gestalt einer in beiden Biegestellungen gegensinnig gekrümmten Biegefeder oder dergl., die insbesondere gemäss dem All-Round-Effekt wirken kann, hat. Wenn besonders grosse Stellwege des Stellorganes erwünscht sind, kann es auch die Gestalt einer Schrauben-oder Spiralfeder aufweisen oder U- oder V-förmige Gestalt aufweisen. Auch andere Gestaltungen kommen in Frage. Vorzugsweise kann das Stellorgan zungenförmig ausgebildet sein. Memory-Legierungen haben im allgemeinen auch elastische Eigenschaften. Man kann schon deshalb das Stellorgan, wenn es die Gestalt einer Feder aufweist, auch als Feder, bspw. als Biege-, Blatt-, Schrauben-, Spiralfeder oder dergl. bezeichnen.It can be provided that the actuator has the shape of a leaf spring, is preferably approximately straight in its one bending position and works in a two-way effect. This results in relatively large actuating forces with rapid adjustment of the closure element or elements. However, other designs of the actuating element can also be provided, for example as a rod, which can preferably be approximately straight in a bending position and acts according to the two-way effect, or the shape of a spiral spring curved in opposite directions in both bending positions or the like, which in particular according to the general Round effect can have. If particularly large adjustment paths of the actuator are desired, it can also have the shape of a helical or spiral spring or have a U-shaped or V-shaped shape. Other designs are also possible. The actuator can preferably be tongue-shaped. Memory alloys generally also have elastic properties. For this reason alone, the actuator, if it has the shape of a spring, can also be referred to as a spring, for example as a bending, leaf, screw, spiral spring or the like.
Die elektrische Beheizung des Stellorgans kann durch eine gesonderte elektrische Heizeinrichtung erfolgen oder es kann seine Memory-Legierung selbst als Heizwiderstand dienen. Die elektrische Heizung kann auf dem Stellorgan angeordnet sein. Sie benötigt dann besonders geringe Heizleistung. Dabei genügt es, da Memory-Legierungen metallisch sind und demzufolge Wärme recht gut leiten, wenn sie sich nur über einen relativ kleinen Teil der Länge des Stellorganes erstreckt, vorzugsweise über weniger als ein Viertel der Länge des Stellorganes. Diese Heizung kann beispielsweise ein PTC-Element sein, d. h. ein elektrischer Widerstand mit positivem Temperaturkoeffizient, der die elektrische Leistungsaufnahme mit zunehmender Erwärmung verringert. Auch kommen andere Ausbildungen in Frage, u.a. solche, die ungefähr konstante elektrische Leistungsaufnahme haben. Beispielsweise kann die Heizung auch als elektrische Heizentwicklung, als elektrische Widerstandsschicht o. dergl. ausgebildet sein. Oft kann auch zweckmässig vorgesehen sein, dass die Heizung nicht auf dem Stellorgan angeordnet ist, sondern stationär am Gehäuse der Verschlusseinrichtung, vorzugsweise neben dem Stellorgan, so dass dieses dann insbesondere durch Wärmestrahlung und ggfs. auch durch Wärmekonvektion von der Heizung aus beheizt wird.The electrical heating of the actuator can be carried out by a separate electrical heating device or its memory alloy itself can serve as a heating resistor. The electric heater can be arranged on the actuator. It then requires a particularly low heating output. It is sufficient here that memory alloys are metallic and therefore conduct heat quite well if they only extend over a relatively small part of the length of the actuator, preferably less than a quarter of the length of the actuator. This heater can be a PTC element, for example. H. an electrical resistor with a positive temperature coefficient, which reduces the electrical power consumption with increasing warming. Other training courses are also possible, e.g. those that have approximately constant electrical power consumption. For example, the heating can also be designed as an electrical heating development, as an electrical resistance layer or the like. Often it can also be expediently provided that the heater is not arranged on the actuator, but stationary on the housing of the closure device, preferably next to the actuator, so that it is then heated in particular by heat radiation and possibly also by convection from the heater.
Die Länge des Stellorganes kann relativ klein sein. Wenn die Verschlusseinrichtung mit Verschlusslamellen als Verschlussorgane versehen ist, kann dabei vorzugsweise vorgesehen sein, dass die Länge des Stellorganes kleiner als die halbe Länge der Verschlusslamelle ist. Hierdurch ist der Platzbedarf für das Stellorgan besonders klein und es lässt sich besonders gut im Gehäuse und einfach unterbringen.The length of the actuator can be relatively small. If the closure device is provided with closure lamellae as closure elements, it can preferably be provided that the length of the actuating element is less than half the length of the closure lamella. This means that the space required for the actuator is particularly small and it can be accommodated particularly easily in the housing.
Das Stellorgan kann zur Ausübung seiner Stellkraft am Gehäuse der Verschlusseinrichtung abgestützt sein. Besonders zweckmässig kann ein Bereich des Stellorganes mit dem Gehäuse unbeweglich verbunden sein.The actuating member can be supported on the housing of the closure device in order to exert its actuating force. A region of the actuator can be connected immovably to the housing in a particularly expedient manner.
In der Zeichnung sind Ausführungsbeispiele der Erfindung dargestellt. Es zeigen:
- Fig. 1 eine Rückansicht einer Verschlusseinrichtung gemäss einem Ausführungsbeispiel der Erfindung, wobei an der Verschlusseinrichtung ein Axialventilator angeordnet ist,
- Fig. eine Draufsicht auf das Stellorgan der Verschlusseinrichtung nach Fig. 1,
- Fig.3 ein elektrisches Schaltbild der Verschlusseinrichtung mit Ventilator nach Fig. 1,
- Fig.4 eine gebrochene, ausschnittsweise und teilweise geschnittene Rückansicht einer Verschlusseinrichtung ohne Ventilator in geöffnetem Zustand, gemäss einem weiteren Ausführungsbeispiel der Erfindung,
- Fig. 5 die Verschlusseinrichtung nach Fig. 4, jedoch in ihrer Geschlossenstellung,
- Fig. 6 ein weiteres Schaltbild einer Verschlusseinrichtung gemäss einem Ausführungsbeispiel.
- 1 is a rear view of a closure device according to an embodiment of the invention, an axial fan being arranged on the closure device,
- 1 shows a plan view of the actuator of the closure device according to FIG. 1,
- 3 shows an electrical circuit diagram of the closure device with fan according to FIG. 1,
- 4 shows a broken, partial and partially sectioned rear view of a closure device without a fan in the open state, according to a further exemplary embodiment of the invention,
- 5 shows the closure device according to FIG. 4, but in its closed position,
- 6 shows a further circuit diagram of a closure device according to an exemplary embodiment.
Die in Fig. 1 dargestellte Verschlusseinrichtung 10 mit Ventilator 11 kann in der Praxis auch als Wandeinbaulüfter mit integrierter Verschlusseinrichtung bezeichnet werden. Dieses kombinierte, im Ganzen mit 12 bezeichnete lufttechnische Gerät weist ein Gehäuse 13 auf, das einen kreisrunden Rohrstutzen 14 aufweist, an dessen einem Ende ein im Umriss umgefähr quadratisches Stirnteil angeschlossen ist, das die Verschlusseinrichtung 10 bildet.The
In dem einen Lüftungskanal für unerwärmte Zuluft oder Abluft bildenden Rohrstutzen 14, der mittels der Verschlusseinrichtung 10 verschliessbar ist, ist der aus einem Elektromotor 15 und einem auf dessen Läuferwelle befestigtem Flügelrad 16 bestehende Axialventilator 11 eingesetzt. Der Motor 15 ist mittels nicht dargestellter Streben am Rohr 14 gehalten.The
In der Verschlusseinrichtung 10 ist anschliessend an den Rohrstutzen 14 ein rechteckförmiger kurzer Durchlass 17 für die vom Ventilator 11 geförderte Luft eingelassen, der eine Verlängerung des durch den Rohrstutzen 14 gebildeten Lüftungskanales bildet. Dieser Durchlass 17 ist durch fünf Verschlusslamellen 19 verschliessbar, die mittels in Bohrungen von zwei einander gegenüberliegenden Wänden des Durchlasses 17 eingreifender Drehzapfen 20 um zueinander parallele Drehachsen schwenkbar gelagert sind. An jede Verschlusslamelle 19 ist ein von ihr senkrecht abstehender kurzer Arm 21 mit angespritzt, welcher einen mit ihm einstückigen Mitnehmerstift 22 trägt. Diese Stifte 22 sind parallel zu den Drehachsen der Verschlusslamellen 19 und im Abstand von deren Drehachsen angeordnet.Subsequently, a rectangular,
Diese Stifte 20 durchdringen mit Gleitlagerspiel Bohrungen einer geraden Koppelstange 23, die in einer rückwärtigen Aussparung des Gehäuses 13 sich senkrecht zu den Drehachsen der Verschlusslamellen 19 erstreckend angeordnet ist. Durch Auf- und Abwärtsbewegen der Koppelstange 23 können die Verschlusslamellen 19 synchron geschlossen und geöffnet werden. Am oberen Ende dieser Koppelstange 23 greift eine eine Rückstellfeder bildende Zugfeder 24 an, deren oberes Ende in ein Widerlager am Gehäuse 13 eingehängt ist und die die Koppelstange 23 in aufwärtiger Richtung zieht.These
Am unteren Ende der aus elektrisch isolierendem Kunststoff gespritzten Koppelstange 23 ist ein von ihr senkrecht abstrebender Arm 25 einstückig mit angespritzt, der ein in Art einer Blattfeder ausgebildetes zungenförmiges Stellorgan 26 untergreift, welches die Koppelstange 23 aus der voll ausgezogen dargestellten obersten Stellung, in der die Verschlusseinrichtung 10 geschlossen ist, d.h. ihre Verschlusslamellen 19 sich in den dargestellten Geschlossenstellungen befinden, gegen die Kraft der Rückstellfeder 24 in die strichpunktiert dargestellte, unterste Stellung bewegbar ist, in der die Verschlusslamellen 19 sich in ihren vorgesehenen maximalen Offenstellungen befinden. Der Schwenkwinkel der Verschlusslamellen 19 zwischen der Geschlossenstellung und der maximalen Offenstellung kann bspw. 75 bis 85 betragen.At the lower end of the
Das Stellorgan 26 besteht in diesem Ausführungsbeispiel aus einem rechteckförmigen, länglichen, in der voll ausgezogen dargestellten Stellung ungefähr geraden Metallstreifen konstanter Dicke aus einer Memory-Legierung, dessen bezogen auf Fig. 1 linkes Ende in einem ihn elektrisch isolierenden, gehäusefesten Halter 27 unbeweglich gehalten ist. Das Stellorgan 26 nimmt im Zweiwegeffekt zwei unterschiedliche Gestalten (Biegezustände) an, je nachdem seine Temperatur über oder unter einer durch seine Memory-Legierung bestimmten Formänderungstemperatur bzw. Formänderungstemperaturbereich liegt. Diese beiden unterschiedlichen Biegezustände seien nachfolgend die «kalte Endgestalt» und die «warme Endgestalt» bezeichnet. Die kalte Endgestalt ist die voll ausgezogen dargestellte Gestalt und die warme Endgestalt ist strichpunktiert dargestellt. In der warmen Endgestalt drückt das Stellorgan 26 die Koppelstange 23 in die unterste Stellung, wobei das Stellorgan 26 auch noch etwas elastisch gebogen ist, um diese unterste Stellung sicher einzustellen, in der die Stifte 22 an die maximale Offenstellung der Verschlusslamellen 19 bestimmenden gehäusefesten Anschlägen anliegen.The
Es sei noch erwähnt, dass die dargestellte oberste Stellung der Koppelstange 23 dadurch bestimmt ist, dass die Mitnehmerstifte 22 dabei ebenfalls an gehäusefesten Anschlägen anliegen, wobei das Stellorgan 26 von dem Arm 25 der Koppelstange 23 wie dargestellt etwas abgehoben sein kann, da die Rückstellfeder 24 die Koppelstange 23 in diese oberste Stellung zieht. Dadurch, dass das Stellorgan 26 in seiner kalten Endgestalt vom Arm 25 etwas abgehoben ist, bspw. einen Abstand von 1-2 mm von ihm hat, lässt dieses «Spiel» der mechanischen Verbindung zwischen dem Stellorgan 26 und den Verschlusslamellen 19 Änderung der kalten Endgestalt des Stellorganes 26 durch Effektabbau, d. h. durch Materialermüdung ohne Nachteil zu.It should also be mentioned that the uppermost position of the
Fig. 2 zeigt eine Draufsicht auf das Stellorgan 26 der Verschlusseinrichtung 10 nach Fig. 1, wobei dieses Stellorgan 26 aus dieser erschlusseinrichtung 10 herausgenommen dargestellt ist.FIG. 2 shows a top view of the
Die kalte Endgestalt des Stellorganes 26 kann beispielsweise unterhalb ca. 70°C und die warme Endgestalt oberhalb ca. 80°C vorliegen. Es genügt deshalb, um die Koppelstange 23 mittels dieses Stellorganes 26 aus der voll ausgezogen dargestellten Stellung in die strichpunktierte Stellung zu überführen, die Temperatur des Stellorganes 26 auf über 80°C zu erhöhen. Beim Wiederabkühlen auf unter 70°C ist das Stellorgan 26 dann in seine voll ausgezogene Stellung zurückgekehrt, in der die Rückstellfeder 24 dann die Koppelstange 23 in die voll ausgezogen dargestellte Stellung nach oben gezogen hat, in der die Verschlusslamellen 19 wieder geschlossen sind.The cold final shape of the
Dem Beheizen des aus einer Memory-Legierung bestehenden Stellorganes dient ein Heizwiderstand 29, der hier ein PTC-Widerstand ist, der ungefähr in der Längsmitte des Stellorganes 26 auf dieses in metallischem Kontakt aufgesetzt ist und auf ihm mittels einer kurzen Hülse 30 aus elektrisch isolierendem Material gehalten ist. Das blattfederartige elastische Stellorgan 26 durchdringt diese Hülse 30. An das Stellorgan 26 istferner ein elektrischer Leitungsdraht 31 angelötet und an den Heizwiderstand ein anderer elektrischer Leitungsdraht 32. Diese beiden Drähte 31, 32 bilden die elektrischen Anschlussleitungen des Heizwiderstandes, wobei auch das Stellorgan 26 an dem Leiten des elektrischen Heizstromes von dem Draht 31 zum Heizwiderstand 29 teilnimmt.A
In Fig. 3 ist ein bevorzugtes Schaltbild des Gerätes 12 nach Fig. 1 dargestellt. Der Elektromotor 15 des Axialventilators 11 und der Heizwiderstand 29 sind parallel zueinander geschaltet und gemeinsam über einen Schalter 33 an das elektrische Wechselstromnetz 34 anschliessbar.FIG. 3 shows a preferred circuit diagram of the
Wenn der Schalter 33 geöffnet ist, sind der Elektromotor 15 und der Heizwiderstand 29 ausgeschaltet. Es liegt dann im stationären Zustand die «kalte Endgestalt» des Stellorganes 26 und damit die Geschlossenstellung der Verschlusslamellen 19 vor. Wenn der Schalter 33 geschlossen wird, läuft der Elektromotor 15 sofort an und der Heizwiderstand 29 wird erhitzt und erhitzt seinerseits das Stellorgan 26. Dieses Stellorgan 26 ist wie dargestellt, relativ kurz. Bspw. kann seine Länge 3 bis 5 cm betragen und vorzugsweise kleiner als die halbe Länge der Verschlusslamellen 19 sein. Hierdurch wird trotz des nur einen kurzen mittleren Bereich des Stellorganes 26 kontaktierenden Heizwiderstandes 29 das metallische und damit gute Wärmeleitfähigkeit aufweisende Stellorgan so rasch erwärmt, das es bereits innerhalb weniger Senkungen nach Einschalten des Heizwiderstandes 29 beginnt, die Koppelstange 23 nach unten zu bewegen und damit die Verschlusslamellen 19 zu öffnen. Die volle Öffnung dieser Verschlusslamellen wurde bei einem Versuchsmodell, das die in Fig. 1 dargestellte Bauart hatte, innerhalb von ca. 10-15 Sekunden erreicht. Durch Verstärkung der Heizung oder Verlängerung des Heizwiderstandes 29 kann diese Zeit noch kürzer gehalten werden.When the
Wenn der Heizwiderstand 29 wieder ausgeschaltet wird, kühlt sich das Stellorgan 26 wieder ab und dabei wird wieder der Formänderungstemperaturbereich in abwärtiger Richtung durchlaufen, so dass das Stellorgan 26 dank des Zweiwegeffekts seiner Memory-Legierung wieder in die voll ausgezogen dargestellte Stellung zurückkehrt, in der die Verschlusslamellen 19 geschlossen sind. Bei dem genannten Versuchsmodell betrug die Zeitdauer vom Beginn des Ausschaltens des Heizwiderstandes 29 bis zum vollständigen Schliessen der Verschlusslamellen ca. 2-3 Min. Diese Zeitdauer kann auf Wunsch auch noch kürzer oder länger vorgesehen werden. Verlängern lässt sie sich bspw. dadurch, dass die bei eingeschaltetem Heizwiderstand auftretende Temperatur des Stellorganes 26 höher oder der Formänderungstemperaturbereich niedriger gewählt wird oder indem das Stellorgan 26 stellenweise oder vollständig mit einer sein Abkühlen verlangsamenden, wärmedämmenden Umhüllung oder Beschichtung versehen wird. Verkürzen lässt sich die Verzögerungszeit, mit der das vollständige Schliessen der Verschlusslamellen 19 nach Abschalten des Heizwiderstandes 29 eintritt, durch schwächere Beheizung des Stellorganes 26 oder durch stationäre Anordnung der elektrischen Heizung im Abstand vom Stellorgan 26. Und zwar verlangsamt in diesem Ausführungsbeispiel die Wärmekapazität des Heizwiderstandes 29 das Abkühlen des Stellorganes 26, so dass man durch Anordnung des Heizwiderstandes im Abstand vom Stellorgan 26 dessen Abkühlen beschleunigen kann. Die das Stellorgan 26, den Heizwiderstand 29 und die Koppelstange 23 aufweisende Stellvorrichtung zum Öffnen und Schliessen der Verschlusslamellen 19 ist baulich einfach, benötigt nur wenig Platz und ist sehr betriebssicher. Auch öffnet und schliesst sie die Verschlusslamellen 19 geräuschlos und sanft. Der Energiebedarf der Heizung 29 ist nur gering und sie weist kurze Einschaltverzögerungszeiten und auch relativ kurze Ausschaltverzögerungszeiten auf. Auch hat sie grössere Kraftreserven mit definierteren Anfangs- und Endstellungen des Stellorganes 26 als eine Bimetallblattfeder. Die in Fig. 3 und 4 in Rückansicht ausschnittweise dargestellte Verschlussrichtung 10' weist ein im wesentlichen quadratisches rahmenartiges Gehäuse 13 auf, in welchem eine quadratische Luftdurchlassöffnung 17 angeordnet ist, die wieder mittels Verschlusslamellen 19 geöffnet und verschlossen werden kann, die mittels ihrer in Randleisten, wie 35, des Gehäuses 13 drehbar gelagerten Drehzapfen 20 um in der Betriebsstellung horizontale Drehachsen drehbar gelagert sind und mittels einer Stellvorrichtung 48 gedreht werden können. Zu diesem Zweck sind an diesen Verschlusslamellen, wie 19, wieder Mitnehmerstifte 22 fest angeordnet, die in Führungsschlitze einer dem Drehen der Verschlusslamellen dienenden, axial bewegbaren Koppelstange 23' eingreifen, wobei diese Koppelstange 23' in ihrer in Fig. 4 dargestellten obersten axialen Stellung die Verschlusslamellen 19 in ihren maximalen Offenstellungen, die durch einen gehäusefesten, nicht dargestellten Anschlag für die Koppelstange 23' bestimmt sind, hält. Diese Koppelstange 23' ist in der Betriebsstellung dieser Verschlusseinrichtung 10' ungefähr vertikal gerichtet und obenseitig durch eine als Rückstellfeder dienende Druckfeder 24' federbelastet, die sich an der obersten Rahmenwand 36 des Gehäuses 13 abstützt.When the
Diese Koppelstange 23' hat oberhalb eines Ringbundes 37 leistenförmige Gestalt, und unterhalb des Ringbundes 37 weist sie einen im Querschnitt kreisrunden Zapfen 39 auf, der in eine Bohrung eines einen Teller 40 aufweisenden Koppelgliedes 41, dieses mit Gleitlagerspiel geradeführend, hineinragt. Dabei stützt sich in einer obenseitigen Vertiefung des Tellers 40 eine Schraubendruckfeder 42 ab, auf der der Ringbund 37 der Koppelstange 23' aufliegt. Diese Feder 42 bildet eine Ausgleichsfeder für einen Reservehub des Koppelgliedes 41 relativ zur Kop- 5 pelstange 23', dessen Zweck weiter unten noch erläutert wird. Diese Ausgleichsfeder 42 ist härter als die Feder 24', so dass sie in der oberen Anschlagsstellung der Koppelstange 23' gemäss Fig. 4 noch nicht vollständig zusammengedrückt 10 ist.This coupling rod 23 'has a strip-like shape above an
Das Stellorgan 26 bildet in diesem Ausführungsbeispiel eine Wendel, d.h. ihr Draht aus einer Memory-Legierung weist schraubenlinienförmigen Verlauf auf. Anstelle der dargestellten 15 Gestalt des Stellorganes 26 als zylindrische Schraubenfeder kann es auch andere geeignete Gestalt aufweisen, die die vertikalen Hubbewegungen der Koppelstange 23' bewirken kann, vorzugsweise die Gestalt einer konischen 20 Schraubenfeder, wie Kegelfeder, Kegelstumpffeder, Doppelkegelfeder usw.In this exemplary embodiment, the actuator 26 forms a helix, ie its wire made of a memory alloy has a helical course. Instead of the 15 shape of the adjusting
Dieses Stellorgan 26 ist auf ein an der unteren Bodenwand 43 des Gehäuses 13 fest angeordnetes Formstück 44, wie dargestellt, so aufgesetzt, 25 dass ein kurzer Zapfen 45 dieses Formstückes 44 in dieses Stellorgan 26 mit geringem radialem Spiel etwas hineinragt und dieses Stellorgan 26 auf einem Ringbund 51 dieses Formstückes 44 zur axialen Abstützung am Gehäuse 13 aufsitzt. 30 This
Das einstückige rotationssymmetrische Koppelglied 41 weist einen kreisrunden Ringbund 46 und einen von diesem nach unten abstrebenden Hohlzapfen 47 auf, welch letzterer in die das Stellorgan 26 bildende Wendel, wie dargestellt, 35 mit radialem Spiel etwas hineinragt, so dass die Längsachse des Stellorganes 26 im Betrieb ständig ungefähr mit den miteinander fluchtenden Längsachsen des Koppelgliedes 41 und der Koppelstange 23' fluchtet. An der unteren Boden- 40 wand 43 sind ferner zwei rippenförmige schmale Halter 49 zum Halten eines zylindrischen Rohres 50 angeordnet. Dieses Rohr 50 wird durch diese beiden Halter 49 im Abstand oberhalb der unteren Bodenwand 43 so gehalten, dass seine 45 Längsachse mit den Längsachsen des Koppelgliedes 41 und der Koppelstange 23' fluchtet. Die untere Stirnseite dieses Rohres 50 befindet sich in Höhe oder etwas unterhalb der Höhe des Ringbundes 51 des Formstückes 44. Die obere Stirn- 50 seite dieses Rohres 50 befindet sich etwas höher als das obere Ende des Stellorganes 26 in dessen gedehnter, d. h. hier seiner warmen Endgestalt (Fig. 4), so dass sich das Stellorgan 26 zur gleichmässigen Beheizung stets innerhalb des Innen- 55 raumes 56 des Rohres 50 befindet. Der Teller 40 bildet einen Verschluss, der das Rohr 50 in der kalten Endgestalt des Stellorganes 26 obenseitig verschliesst. Dieses Rohr 50 weist, wie dargestellt, einen sich praktisch über seine Länge er- 60 streckenden zylindrischen, kreisrunden Ring 52 auf, in den eine elektrische Heizwicklung 29' aus Widerstandsdraht eingebettet ist, die sich nahe der Innenwandfläche dieses dünnen Ringes 52 befindet. Ggfs. kann diese Heizwicklung an die- 65 ser Innenwandfläche des Ringes 52 anliegend angeordnet sein oder auf dieser Innenwandfläche eine elektrische Widerstandsschicht als Heizung angeordnet sein. Dieser Ring 52 besteht aus elek- 5 trisch isolierendem Material, bspw. aus Keramik, hitzebeständigem Kunststoff oder dergl. Zur Verbesserung der wärmeisolierenden Wirkung dieses Ringes 52 ist er noch von einer wärmedämmenden Isolierung 55 umfasst, vorzugsweise 10 einem Siliconkautschukschlauch. Dieser Ring 50 umfasst das Stellorgan 26 wie dargestellt mit Abstand. Die Zuleitungsdrähte zu der Heizwicklung 29' sind nicht dargestellt. Diese Stellvorrichtung 48 arbeitet wie folgt:The one-piece, rotationally
15 In kaltem Zustand hat das Stellorgan 26 die in Fig. dargestellte Gestalt, in der seine Windungen praktisch aneinander anliegen. Der Teller 40 des Koppelgliedes 41 sitzt dann auf dem Rohr 50, dessen Innenraum nach oben abschliessend, auf, 20 wobei sich der Ringbund 46 dieses Koppelgliedes in geringem Abstand von bspw. 1-2 mm oberhalb des Stellorganes 26 befindet, so dass hier axiales Spiel zwischen diesem Ringbund 46 und dem Stellorgan 26 zum Ausgleich von Toleranzen und 25 wegen evtl. Effektabbaus des Stellorganes 26 vorhanden ist. Zu diesem Zweck fasst auch der Zapfen 47 mit umfangsseitigem Spiel in die Wendel, d.h. das Stellorgan 26, hinein. Bei dieser kalten Endgestalt des Stellorganes 26 befinden sich 30 die Verschlusslamellen 19 in ihren Geschlossenstellungen, d. h. dass diese Verschlusseinrichtung 10' geschlossen ist.15 In the cold state, the
Zum Überführen der Verschlusslamellen 19 in ihre Offenstellungen wird die elektrische Heiz-35 wicklung 29' eingeschaltet, d.h. mit Strom beschickt, und diese beheizt nun das Stellorgan 26 über seinen ganzen Umfang praktisch gleichmässig und rasch sowohl durch Wärmestrahlung als auch durch rasche Erwärmung der im durch 40 den Teller 40 abgeschlossenen Innenraum 56 des Rohres 50 befindlichen Luft. Infolge der Erwärmung dieser Luft hat diese die Tendenz, nach oben zu steigen. Sie kann jedoch zunächst noch nicht aus dem Rohr 50 nach oben entweichen 45 wegen des in seiner Geschlossenstellung befindlichen Tellers 40. Die Memory-Legierung des Stellorganes 26 weist einen Zweiwegeffekt auf und kann bspw. zweckmässig eine Zn-Cu-AI-Legierung sein. Der Formänderungstemperaturbe- 50 reich des Stellorgans 26 für den Übergang von der kalten Endgestalt in die warme Endgestalt kann vorzugsweise ca. 65-85°C und für die Rückstellung von der warmen Endgestalt in die kalte Endgestalt vorzugsweise ca. 70-55°C betragen. 55 Auch andere Formänderungstemperaturbereiche sind selbstverständlich je nach Memory-Legierung möglich.To transfer the closure slats 19 into their open positions, the electric heating winding 29 'is switched on, ie supplied with current, and this now heats the
Da die Erwärmung des Stellorganes 26 nach Einschalten der Heizwicklung 29' infolge des zu-60 nächst noch nach oben abgeschlossenen Innenraumes 56 des in vertikaler Aufrechtstellung befindlichen Rohres 50 bis zum Öffnen des Tellers 40 sehr rasch erfolgt, beginnt sich der Teller 40 entsprechend sehr rasch nach Einschalten der 65 Heizwicklung 29' zu öffnen, und da der Formänderungstemperaturbereich nur relativ klein ist, bewirkt die Heizwicklung 29' auch nach Öffnen des Tellers 40 rasche weitere Gestaltänderung des Stellorganes 26 und damit raschen Übergang in seine in Fig. 4 dargestellte warme Endgestalt, in der die Verschlusslamellen 19 geöffnet sind. Zum Schliessen der Verschlusslamellen 19 wird die elektrische Heizwicklung 29' abgeschaltet. Da zu diesem Zeitpunkt sich der Teller 40 noch in der in Fig.4 dargestellten Gestalt im Abstand oberhalb des Rohres 50 befindet, führt die durch die Beheizung der Luft im Innenraum des Rohres 50 bedingte thermische Auftriebsströmung (Pfeile 58) dieser Luft im Rohr 50 rasche Kühlung des Stellorganes 26 durch Einströmen von kalter, nunmehr nicht mehr beheizter Luft von unten in das Rohr 50 herbei. Die Folge ist, dass wiederum der Formänderungstemperaturbereich von der warmen in die kalte Endgestalt des Stellorganes 26 entsprechend rasch durchlaufen wird und das Stellorgan 26 so schon nach kurzer Zeit seine kalte Endgestalt erreicht hat, in der die Verschlusseinrichtung 10 wieder geschlossen ist.Since the heating of the
Die durch die Ausgleichsfeder 42 mögliche federnde axiale Relativverstellung, d.h. axiale Pufferung, zwischen der Koppelstange 23' und dem Koppelglied 41 hat folgenden Zweck: Zunächst sei noch erwähnt, dass die Ausgleichsfeder 42 bei Vorliegen der warmen Endgestalt (Fig. 4) des Stellorganes 26 immer stärker als bei Vorliegen der kalten Endgestalt des Stellorganes (Fig. 5) zusammengedrückt ist, wobei in letzterem Fall die Grösse der Zusammendrückung durch die warme Endgestalt des Stellorganes 26 und die oberste, durch einen gehäusefesten Anschlag begrenzte Stellung der Koppelstange 23' bestimmt ist.The resilient axial relative adjustment possible by the compensating
Bei besonders kostengünstigen Memory-Legierungen, wie bspw. bei Zn-Cu-AI-Legierungen, kann sich im Laufe der Betriebszeit ein Effektabbau einstellen, d.h., dass sich mindestens eine der beiden Endgestalten des Stellorganes 26 im Laufe der Betriebszeit etwas ändert. Dies kann also zu einer Längung oder Verkürzung der warmen und/oder kalten Endgestalt des Stellorganes 26 führen. Die Änderung der warmen Endgestalt lässt sich durch die Ausgleichs- oder Pufferfeder 42 in ihrer Auswirkung auf die Verstellung der Koppelstange 23' selbsttätig kompensieren. Findet nämlich eine Verkürzung der warmen Endgestalt des Stellorganes 26 statt, dann bewirkt die Ausgleichsfeder 42, dass die Koppelstange 23' dennoch durch die geänderte warme Endgestalt des Stellorganes 26 in ihre oberste, die volle Offenstellung der Verschlusslamellen 19 bewirkende Stellung, also bis zum Anliegen an den dieser Stellung zugeordneten Gehäuseanschlag gedrückt wird. Dasselbe findet dank der Ausgleichsfeder 42 statt, falls die warme Endgestalt des Stellorganes 26 sich längen sollte (was normalerweise nicht auftreten dürfte), und zwar in diesem Fall dann unter entsprechend stärkerem Zusammendrücken der Ausgleichsfeder 42 in der obersten Stellung der Koppelstange 23'.In the case of particularly inexpensive memory alloys, such as, for example, Zn-Cu-Al alloys, an effect reduction can occur in the course of the operating time, i.e. that at least one of the two final shapes of the actuator 26 changes somewhat in the course of the operating time. This can lead to a lengthening or shortening of the warm and / or cold final shape of the
Auch der erwähnte axiale Aufwand zwischen dem Ringbund 46 und dem Stellorgan 26 in seiner kalten Endgestalt kann dazu dienen, durch Effektabbau bewirkte Verlängerung der kalten Endgestalt des Stellorganes 26 in ihrer Auswirkung auf die Geschlossenstellung des Tellers 40 unwirksam zu machen, so dass diese Geschlossenstellung bei kalter Endgestalt des Stellorganes 26 stets erreicht wird. Der Ringbund 46 des Koppelgliedes 41 hat auch noch die Aufgabe, ein Drosselglied zu bilden, das die bei eingeschalteter Heizwicklung 29' und geöffnetem Teller 40 stattfindende thermische Luftdurchströmung des Rohres 50 von unten nach oben drosselt. Der Aussendurchmesser dieses Ringbundes 46 ist auf den Innendurchmesser des Rohres 50 so abgestimmt, dass bei eingeschalteter Heizung die warme Endgestalt auch bei voll geöffnetem Teller 40 stets sicher aufrecht erhalten wird. Durch geeigneten Durchmesser des Ringbundes 46 kann dies mit minimaler Heizleistung der elektrischen Heizwicklung29' erreicht werden.The above-mentioned axial effort between the
Das Stellorgan 26 befindet sich vorteilhaft auch in seiner warmen Endgestalt noch vollständig oder im wesentlichen innerhalb des Rohres 50, so dass es nicht nur von erwärmter Luft umspült wird, sondern auch auf seiner vollen Länge durch'die durch die Beheizung des Rohres 50 bewirkte Wärmestrahlung beheizt wird, was die zum Aufrechterhalten der warmen Endgestalt des Stellorganes 26 erforderliche Heizleistung verringert.The
Die Ausbildung des Stellorganes 26 in Gestalt einer Schraubenfeder oder Wendel hat auch die folgenden Vorteile:
- Das Stellorgan hat bei gegebenem Raumbedarf grösseres Arbeitsvermögen als bei Ausbildung in Gestalt einer Blattfeder. Auch die mit geringem Aufwand erreichbare gleichmässige Beheizung ist von Vorteil für die Funktion und Lebensdauer der Memory-Legierung. Der Raumbedarf ist sehr gering und die Herstellung des Stellorganes einfach. Es besteht ferner auch die Möglichkeit, die
Wendel 26 nicht nur von aussen, sondern auch von ihrem Innenraum aus zu beheizen, indem bspw. dies durch einen in ihrem Innenraum angeordneten oder ihren Innenraum durchdringenden, stationären Heizstab bewirkt wird.
- The actuator has a larger work capacity for a given space than when training in the form of a leaf spring. Even heating that can be achieved with little effort is advantageous for the function and service life of the memory alloy. The space requirement is very small and the manufacture of the actuator is simple. There is also the possibility of heating the
filament 26 not only from the outside, but also from the inside thereof, for example by means of a stationary heating element arranged in the inside or penetrating its inside.
Es besteht auch die Möglichkeit, das Stellorgan 26 direkt durch es durchfliessenden elektrischen Strom zu beheizen, sei es allein oder zusätzlich zu einer gesonderten Heizung. In diesem Fall dient Memory-Legierung nicht nur der Formänderung des Stellorganes 26, sondern gleichzeitig als ein der eigenen Beheizung dienender Heizwiderstand. Es versteht sich, dass in diesem Fall der elektrische Widerstand der Memory-Legierung ausreichend gross sein muss. Hierfür geeignete Memory-Legierungen können vorzugsweise Ni-Ti-Legierungen sein. In Fig. ist ein elektrisches Schaltbild dieser Art dargestellt, bei dem das Stellorgan 26 in Reihe mit einem ohm'schen Vorwiderstand 53 über einen Ein-Aus-Schalter 33 an eine Stromquelle 34 zur eigenen, der Gestaltänderung dienenden Beheizung anschaltbar ist. In diesem Fall dürfen die Windungen des Stellorganes 26 nach Fig. 5 in der kalten Endgestalt nicht aneinander anliegen.There is also the possibility of heating the
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