EP2201246A2 - Stellvorrichtung, insbesondere thermoraktive stellvorrichtung - Google Patents

Stellvorrichtung, insbesondere thermoraktive stellvorrichtung

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Publication number
EP2201246A2
EP2201246A2 EP08842095A EP08842095A EP2201246A2 EP 2201246 A2 EP2201246 A2 EP 2201246A2 EP 08842095 A EP08842095 A EP 08842095A EP 08842095 A EP08842095 A EP 08842095A EP 2201246 A2 EP2201246 A2 EP 2201246A2
Authority
EP
European Patent Office
Prior art keywords
spring element
adjusting device
medium
range
component
Prior art date
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Withdrawn
Application number
EP08842095A
Other languages
English (en)
French (fr)
Inventor
Thomas Schettler
Reinhold Krause
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Rehau Automotive SE and Co KG
Original Assignee
Rehau AG and Co
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Rehau AG and Co filed Critical Rehau AG and Co
Publication of EP2201246A2 publication Critical patent/EP2201246A2/de
Withdrawn legal-status Critical Current

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Classifications

    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F03—MACHINES OR ENGINES FOR LIQUIDS; WIND, SPRING, OR WEIGHT MOTORS; PRODUCING MECHANICAL POWER OR A REACTIVE PROPULSIVE THRUST, NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • F03G—SPRING, WEIGHT, INERTIA OR LIKE MOTORS; MECHANICAL-POWER PRODUCING DEVICES OR MECHANISMS, NOT OTHERWISE PROVIDED FOR OR USING ENERGY SOURCES NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • F03G7/00—Mechanical-power-producing mechanisms, not otherwise provided for or using energy sources not otherwise provided for
    • F03G7/06—Mechanical-power-producing mechanisms, not otherwise provided for or using energy sources not otherwise provided for using expansion or contraction of bodies due to heating, cooling, moistening, drying or the like
    • F03G7/061—Mechanical-power-producing mechanisms, not otherwise provided for or using energy sources not otherwise provided for using expansion or contraction of bodies due to heating, cooling, moistening, drying or the like characterised by the actuating element
    • F03G7/06112—Mechanical-power-producing mechanisms, not otherwise provided for or using energy sources not otherwise provided for using expansion or contraction of bodies due to heating, cooling, moistening, drying or the like characterised by the actuating element using the thermal expansion or contraction of enclosed fluids
    • F03G7/06113—Mechanical-power-producing mechanisms, not otherwise provided for or using energy sources not otherwise provided for using expansion or contraction of bodies due to heating, cooling, moistening, drying or the like characterised by the actuating element using the thermal expansion or contraction of enclosed fluids the fluids subjected to phase change

Definitions

  • thermoreactive adjusting device in particular thermoreactive adjusting device
  • the invention relates to an adjusting device, in particular a thermoreactive adjusting device.
  • Electric adjusting devices for adjusting or actuating a mechanical actuating element are known.
  • the conventional actuators have a complex structure and the operation requires electric power.
  • the invention provides the adjusting device, in particular thermoreactive adjusting device, according to claim 1, comprising an at least partially curved, tubular spring element, wherein the spring element is filled with a medium containing at least one incompressible component in such a way that the spring element deformed elastically at a change in volume of the medium to be able to adjust a mechanically coupled to the spring element actuator.
  • the adjusting device according to the invention generates depending on the temperature of the medium or due to the temperature-induced change in volume of the medium, with relatively simple and straightforward structure with high reliability large restoring forces, and solves the problem underlying the invention.
  • the adjusting device operates essentially according to the principle of a Bourdon spring.
  • a Bourdon spring is generally a round bent tubular spring oval cross-section, which is closed on one side and bends under pressure. This pressure is introduced into the Bourdon spring from the outside and the deformation e.g. converted into a pointer deflection of a manometer.
  • incompressible medium A medium or fluid that does not change its density when pressurized from outside is called “incompressible.” Although incompressible fluids do not exist in nature, for most calculations, such as water in water lines under normal conditions, however, you can For the sake of clarity, the term “incompressible medium” is used within the scope of this specification and claims, and is intended to include a substantially incompressible medium as well.
  • a curvature of the spring element changes as a function of the volume change of the medium.
  • the curvature of the spring element decreases with volume increase of the medium and increases in volume decrease of the medium, so that caused by the temperature-induced change in volume of the medium, a pivotal movement of a free end of the spring element. This pivoting movement can be used for the adjustment or actuation of a control element which can be coupled mechanically to the free end of the spring element.
  • the spring element has, at least in sections, a cross-sectional shape deviating from the circular shape, preferably an oval or polygonal cross-sectional shape, preferably a polygonal cross-sectional shape with rounded corners.
  • a cross-sectional shape in contrast to a circular cross section has a smaller ratio between the cross-sectional area and the circumference.
  • the cross-section is endeavored to transition into a circular shape, since a circular cross-section has the most favorable ratio between cross-sectional area and circumference.
  • the spring element in a deformation state relative to the initial state has a circular shape approximated cross-sectional shape. In this way, a larger volume in the spring element can be accommodated with the same circumference.
  • the volume change of the medium is specifically implemented in a deformation of the spring element.
  • the spring element is formed in an initial state at least partially spirally and / or helically and preferably has between 1 and 20, preferably between 2 and 10, particularly preferably 5 turns on.
  • the spiral is a curve that runs around a central point or axis and, depending on the direction of travel, moves farther and farther away from it.
  • a special form of the spiral is the proxotypic spiral, which is a formation in the plane, i. H. has no extension along its axis of curvature.
  • the screw on the other hand, is a curve that rotates with constant pitch around the mantle of a cylinder.
  • the spring element has a dimension of less than 80 mm ⁇ 80 mm ⁇ 80 mm, preferably less than 60 mm ⁇ 60 mm ⁇ 60 mm, preferably less than 40 mm x 40 mm x 40 mm.
  • the medium may contain a gaseous component in addition to the incompressible component.
  • the gaseous component is used for fine adjustment of the travel and ensures a carryover of the control effect or a time delay between a temperature change of the incompressible component and the adjusting movement of the adjusting device.
  • an expansion of the incompressible component initially causes a compression of the gaseous component.
  • the pressure increases only slowly in the spring element and there is a delayed elastic deformation of the spring element.
  • the gaseous component expands and the pressure in the spring element decreases.
  • At least one incompressible component of the medium in the range of + 5 ° C to + 50 0 C preferably in the range of +10 0 C to + 30 ° C, preferably in the range + 15 ° C to + 25 ° C, more preferably in one of the ranges + 16 ° C to + 18 ° C, + 18 ° C to +20 0 C or + 20 ° C to + 22 ° C has a disproportionately high coefficient of thermal expansion, because these temperature ranges z. B. in cold storage, greenhouses, living rooms, or the like.
  • a targeted mechanical actuation can be triggered at such temperatures. This opens up a multitude of possible applications.
  • At least one incompressible component of the medium in the range of + 5 ° C to +50 0 C preferably in the range of +10 0 C to +30 0 C, preferably in the range + 15 ° C to + 25 ° C, more preferably in one of the ranges + 16 ° C to + 18 ° C, + 18 ° C to + 20 ° C or + 20 0 C to + 22 ° C a phase transition, preferably a solid / liquid - phase transition having. Since the volume of certain media in the phase transition changes abruptly, this has an effect on the elastic deformation of the spring element, so that a large travel can be achieved, especially in this temperature range of the phase transition.
  • At least one component of the medium contains a paraffin, preferably a paraffin mixture. Since paraffins have a particularly large volume change in the phase transition, a large travel can be realized. By mixing suitable paraffins to a paraffin mixture, the phase transition temperature or the phase transition temperature range can be precisely adjusted to within a few degrees Celsius. The paraffin or the paraffin mixture is therefore ideal for use as an incompressible medium. It may be advantageous if at least one component of the medium contains an ionic liquid. Ionic liquids are liquids that contain only ions. These are liquid salts without the salt being dissolved in a solvent such as water.
  • ionic liquids in connection with salts, which already at temperatures below 100 C c are liquid.
  • Examples of cations used are alkylated imidazolium, pyridinium, ammonium or phosphonium ions.
  • As anions a wide variety of ions from simple halide over more complex inorganic ions such as tetrafluoroborates up to large organic ions such as trifluoromethanesulfonimide are used.
  • the size of the ions involved hinders the formation of a strong crystal lattice. Even low thermal energy is therefore sufficient to overcome the lattice energy and break up the solid crystal structure.
  • salt hydrates such as Calcium chloride hexahydrate are particularly well suited as an incompressible medium, since these also have a relatively large volume increase during the phase transition and thus the spring element deforms greatly in this temperature range.
  • At least one component of the medium in the range of + 5 ° C to + 5O 0 C preferably in the range of +10 0 C to +30 0 C, preferably in the range + 15 ° C to + 25 ° C, more preferably in one of the ranges + 16 ° C to + 18 ° C, + 18 ° C to + 20 0 C or + 20 0 C to + 22 ° C, a volume change greater than 1%, preferably from 5% to 15%, preferably from 8% to 12%. In this way, large adjustment angles or travel paths can be achieved.
  • the adjusting element may be a mechanical flap, wherein the adjustment of the flap deflection is effected by the change in position of the free end of the spring element, so that the volume flow of a medium can be regulated by a closable opening of the flap.
  • a mechanical flap can, for. B. used for ventilation of rooms.
  • This embodiment is particularly suitable for use in cold stores, greenhouses or living rooms, where an air exchange when exceeding or falling below a predetermined temperature value for temperature regulation is desired.
  • a further embodiment of the invention relates to a closure arrangement for closing an opening, comprising a pre-described adjusting device, wherein the actuating element forms a closure for an opening and the degree of opening in dependence on the temperature of the medium is adjustable.
  • the degree of opening in this context means the area actually available for a medium exchange between the two spaces separated by the closure in relation to the total area of the opening. With such a closure arrangement is z. B. a self-regulating control of an interior temperature possible.
  • the adjusting device and the closure arrangement can also be used in smaller or larger absolute temperature ranges. Examples of such an application would be z. B. in heating or cooling circuits.
  • FIG. 1 shows schematically the operating principle of an adjusting device according to the invention.
  • FIGS. 2a to 2c show different cross-sectional shapes of the spring element in the undeformed state.
  • FIGS. 3a to 3c show the cross-sectional shapes of the spring element in the deformed state corresponding to FIGS. 2a to 2c.
  • Figures 4a and 4b show a helical spring element of the invention
  • Adjusting device in a side view (Fig. 4a) or in a frontal view (Fig. 4b).
  • Figure 5 shows a spring element of the adjusting device according to the invention, in the form of a planar spiral.
  • FIG. 6 shows a possible application of a closure assembly according to the invention with the adjusting device according to the invention, in the installed state in a door.
  • FIG. 7 shows a further possible application of the invention
  • the invention relates to an adjusting device, in particular thermoreoxid actuator, comprising an at least partially curved, tubular spring element 1, wherein the spring element 1 is filled with a medium 2, which contains at least one incompressible component in such a way that the spring element 1 at a volume change of the medium 2 is elastically deformed in order to mechanically adjust a coupling element 3 which can be coupled to the spring element 1.
  • the spring element 1 is preferably a tubular or tubular, at least partially curved hollow body and consists of an elastic material, preferably metal or plastic, and has depending on the dimensions of a wall thickness, preferably between 0.1 to 2.0 mm, which is an elastic Deformation of the spring element 1 in the region of the wall (cross-sectional shape change) allows.
  • a spring element 1 is also referred to as a tube spring (-element) or tube spring (-element).
  • the cross section of the spring element 1 can be smaller at least towards one end, but is preferably constant.
  • the structure of the spring element 1 corresponds substantially to the structure of the conventional Bourdon spring, but the dimensions are larger than in the conventional Bourdon spring and the medium 2 in the interior of the spring element 1 is sealed and enclosed.
  • Figure 1 shows a first embodiment of the adjusting device according to the invention, wherein the spring element 1 in the undeformed state (initial state) describes a three-quarter circle about a curvature axis K.
  • the undeformed state of the spring member 1 is shown by the solid line, and the deformed state (deformation state) is indicated by the broken line.
  • the spring element 1 is fixed at one end.
  • a change in volume of the enclosed in the spring element 1 2 medium which is caused for example by a change in temperature, deforms the spring element 1 such that the curvature of the spring element 1 changes.
  • FIGS. 2a to 2c show, by way of example, some possible cross-sectional shapes of the spring element 1 with medium 2 enclosed therein in the undeformed state.
  • the spring element 1 in the undeformed state has a substantially rectangular cross-sectional shape with rounded corners. This cross-sectional shape is also called
  • the spring element 1 has a biconvex or arcuate cross-sectional shape.
  • the extent of the cross-sectional shape of the spring element 1 perpendicular to the axis of curvature K is less than parallel to the axis of curvature K.
  • Any polygonal cross-sectional shape can also be used with or without rounded corners. Particularly suitable are triangular, quadrangular, pentagonal, hexagonal, heptagonal, octagonal, ten-cornered and dodecagonal cross-sectional shapes with or without rounded corners.
  • the spring element 1 has a substantially oval or elliptical cross-sectional shape.
  • the small semi-axis of the oval or the ellipse is aligned substantially perpendicular to the axis of curvature K, while the large half-axis of the oval or the ellipse preferably extends substantially parallel to the axis of curvature K.
  • FIGS. 3a to 3c show the cross-sectional shapes respectively corresponding to FIGS. 2a to 2c in section III-III from FIG. 1 in the deformed state. It can be seen that the cross-sectional shape of the spring element 1 in the deformed state has a cross-sectional shape which approximates the circular shape in comparison to the undeformed state (compare Figures 2a and 3a, 2b and 3b, 2c and 3c). Because the cross-sectional shape of the spring element 1 approaches the circular shape, a larger volume can be enclosed while maintaining the same circumference.
  • This effect causes an increase in volume of the medium 2 enclosed in the spring element 1 to lengthen the spring element 1 on the inside of the curvature and to shorten it on the curvature outside, so that the radius of curvature is increased.
  • the absolute length of the spring element 1 preferably remains substantially the same, so that the volume increase of the medium 2 enclosed in the spring element 1 is preferably converted exclusively into a change in the cross-sectional shape but not into a change in length of the spring element 1.
  • Figures 4a and 4b show a helically shaped spring element 1 of the adjusting device according to the invention in the side view (Fig. 4a) and in the front view (Fig. 4b).
  • the screw is geometrically a curve that rotates with constant pitch around the mantle of a cylinder.
  • the screw is commonly referred to as a cylindrical spiral or HeNx.
  • the illustrated helical spring element 1 has a total of five turns.
  • the control element 3 is arranged.
  • the other end of the spring element 1 is fixed.
  • the spring element 1 has e.g. a cross-sectional shape according to the figures 2a to 2c in the undeformed state or according to Figures 3a to 3c in the deformed state.
  • the adjusting element 3 is a mechanical flap, preferably a ventilation flap, which is fixed at one end of the spring element 1 and extends through the axis of curvature K in the undeformed state, and about the axis of curvature K is rotatable. Due to the deformation-induced change in position of the free end of the helical spring element 1 from E to E '(see FIG. 1), the flap deflection can be represented by the setting angle ⁇ . The projection of the flap over the axis of curvature K is designated by the reference X.
  • Figure 5 shows a spring element 1 of the adjusting device according to the invention in the form of a planar spiral.
  • One end of the spring element 1 in this case the inner end, is fixed, and the free end of the spring element 1 can be mechanically coupled to an actuating element 3. Shown here is the case when there is a change in volume in a direction opposite to the figures 1 and 4 direction, d. H. a reduction in volume of the medium 2 enclosed in the spring element 1 takes place.
  • the effect described with reference to FIGS. 1 to 4 caused by an increase in the volume of the medium 2 enclosed in the spring element 1, is otherwise reversible.
  • the spring element 1 With a decrease in volume of the medium 2 enclosed in the spring element 1, the spring element 1 returns correspondingly due to its spring-elastic properties and assumes the initial state.
  • the position of the free end of the spiral spring element 1 changes in a volume decrease of the enclosed medium in the spring element 1 2 by the transition of the cross section in the initial state and generates a setting angle ⁇ .
  • FIG. 6 shows a possible application of a closure arrangement 4 according to the invention, comprising the setting device according to the invention, wherein the positioning element 3 forms a closure in order to open and close an opening 5 as a function of the temperature of the medium 2.
  • the closure assembly 4 is installed in a door.
  • Preferred applications are doors to cold stores, greenhouses, living rooms, etc. and wherever a movement is to be carried out automatically in a certain temperature interval.
  • an air flow is controlled by an opening which can be closed by the closure as a function of the temperature.
  • the spring element 1 with the medium 2 enclosed therein is preferably arranged on that side of the door whose temperature value is to be regulated by the flap deflection accomplished via the adjusting device or the air flow supplied through the opening.
  • FIG. 7 shows a further preferred application of the closure arrangement according to the invention, wherein the closure arrangement 4 is installed above a casement window.
  • the control element 3 is designed as a ventilation flap, the degree of opening of which changes as a function of the temperature.
  • the medium 2 contains as incompressible component (s) a paraffin, a Paraffingemisch, a silicone oil and / or an ionic liquid, wherein the incompressible component of the medium in the range of + 5 ° C to + 50 ° C, preferably in the range of +10 0 C to + 3O 0 C, preferably in the range + 15 ° C to + 25 ° C, more preferably in one of the ranges + 16 ° C to + 18 ° C, + 18 ° C to + 20 0 C or in the range of + 2O 0 C to + 22 ° C has a linear expansion or preferably a phase transition, in particular a solid / liquid phase transition.
  • the incompressible component of the medium 2 has a non-linear thermal expansion coefficient, the phase transition causing the disproportionately high thermal expansion coefficient of the incompressible component of the medium 2 in the region of the phase transition temperature.
  • the volume change of the incompressible component of the medium 2 in the phase transition is generally greater than 1%, preferably from 5% to 15%, preferably from 8% to 12%.
  • the phase transition temperature or the phase transition temperature range of the incompressible component of the medium 2 can be adjusted by selecting and metering the components targeted to the desired operating temperature range of the adjusting device.
  • heat-transferring particles in particular metal particles of iron, steel, copper, silver, aluminum, but also graphite in powder form
  • a better or faster heat exchange with the environment is possible.
  • nucleating agents such as. As talc, chalk, kaolin (all micronized) or salts of organic acids
  • conversion delays can be attenuated and the phase transition temperatures can be influenced.
  • the adjusting device operates when the working temperature range is exceeded / undershot by changing the volume of the medium 2.
  • the adjusting device is also manually adjustable, wherein the manual adjustment can also superimpose the thermally induced adjustment of the adjusting device.
  • the cross section of the spring element 1 yields and results in a forced deformation.
  • certain adjustment parameters can be changed, such.
  • a bias of the spring element 1 can be adjusted by a resilient bias, which must be overcome before a thermal adjustment of the actuator. In this way, a calibration of the actuator to a certain temperature range is possible.

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Abstract

Die Erfindung betrifft eine Stellvorrichtung, insbesondere eine thermoreaktive Stellvorrichtung. Um eine herkömmliche Stellvorrichtung dahingehend zu verbessern, dass mit verhältnismäßig einfachem und unkompliziertem Aufbau und mit hoher Zuverlässigkeit große Stellkräfte darstellbar sind, ist erfindungsgemäß vorgesehen, dass die Stellvorrichtung ein zumindest abschnittsweise gekrümmtes, schlauchförmiges Federelement umfasst, wobei das Federelement mit einem Medium, das wenigstens eine inkompressible Komponente umfasst, derart befüllt ist, dass sich das Federelement bei einer Volumenänderung des Mediums elastisch verformt, um ein an das Federelement koppelbares Stellelement mechanisch verstellen zu können.

Description

Stellvorrichtung, insbesondere thermoreaktive Stellvorrichtung
Die Erfindung betrifft eine Stellvorrichtung, insbesondere eine thermoreaktive Stellvorrichtung.
Elektrische Stellvorrichtungen zum Verstellen bzw. Betätigen eines mechanischen Stellelements sind bekannt. Die herkömmlichen Stellvorrichtungen weisen einen komplexen Aufbau auf und der Betrieb erfordert elektrischen Strom.
Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine Stellvorrichtung bereitzustellen, die in Abhängigkeit von der Temperatur (= thermoreaktiv) steuerbar ist, und die mit einem verhältnismäßig einfachen und unkomplizierten Aufbau mit hoher Zuverlässigkeit Stellkräfte im Bereich mehrerer Newton erzeugt.
Zur Lösung dieser Aufgabe stellt die Erfindung die Stellvorrichtung, insbesondere thermoreaktive Stellvorrichtung, gemäß Anspruch 1 bereit, umfassend ein zumindest abschnittsweise gekrümmtes, schlauchförmiges Federelement, wobei das Federelement mit einem Medium, das wenigstens eine inkompressible Komponente enthält, derart befüllt ist, dass sich das Federelement bei einer Volumenänderung des Mediums elastisch verformt, um ein an das Federelement koppelbares Stellelement mechanisch verstellen zu können. Die erfindungsgemäße Stellvorrichtung erzeugt in Abhängigkeit von der Temperatur des Mediums bzw. aufgrund der temperaturbedingten Volumenänderung des Mediums, bei verhältnismäßig einfachem und unkompliziertem Aufbau mit hoher Zuverlässigkeit große Stellkräfte, und löst die der Erfindung zugrundeliegende Aufgabe.
Die erfindungsgemäße Stellvorrichtung arbeitet im Wesentlichen nach dem Prinzip einer Bourdonfeder. Eine Bourdonfeder ist allgemein eine rund gebogene Rohrfeder ovalen Querschnitts, die einseitig verschlossen ist und sich unter Druckeinwirkung aufbiegt. Diese Druckeinwirkung wird von außen in die Bourdonfeder eingeleitet und die Verformung z.B. in einen Zeigerausschlag eines Manometers umgesetzt.
BESTÄTIGUNGSKOPIE l Im Gegensatz zu den meisten mechanischen Manometern, bei denen die Bourdonfeder zu finden ist, ist bei der erfindungsgemäßen Stellvorrichtung die Bourdonfeder beidseitig verschlossen, so dass die Druckänderung in der Bourdonfeder entstehen muss. Dies wird aufgrund der Volumenänderung der inkompressiblen Komponente erreicht.
Ein Medium bzw. ein Fluid, das seine Dichte bei Druck von außen nicht ändert, wird „in- kompressibel" genannt. Wenngleich inkompressible Fluide in der Natur nicht existieren, kann man für die meisten Berechnungen, wie z.B. Wasser in Wasserleitungen unter Normalbedingungen, jedoch von einem inkompressiblen Fluid ausgehen. Zur besseren Verständlichkeit wird im Rahmen dieser Beschreibung und den Ansprüchen der Begriff „in- kompressibles Medium" verwendet, und soll ein im Wesentlichen inkompressibles Medium ebenfalls umfassen.
Weitere bevorzugte Ausführungen der Erfindung werden in den Unteransprüchen beansprucht.
Vorteilhaft ändert sich eine Krümmung des Federelements in Abhängigkeit der Volumen- änderung des Mediums. Bezogen auf ein kreisförmig oder spiralförmig gekrümmtes Federelement verringert sich die Krümmung des Federelements bei Volumenzunahme des Mediums und vergrößert sich bei Volumenabnahme des Mediums, so dass durch die temperaturbedingte Volumenänderung des Mediums eine Schwenkbewegung eines freien Endes des Federelements entsteht. Diese Schwenkbewegung ist zur Verstellung bzw. Betätigung eines mechanisch an das freie Ende des Federelements koppelbaren Stellelements nutzbar.
Es hat sich weiterhin als vorteilhaft gezeigt, wenn das Federelement in einem Ausgangszustand zumindest abschnittsweise eine von der Kreisform abweichende Querschnittsform, vorzugsweise eine ovale oder polygonale Querschnittsform, bevorzugt eine polygonale Querschnittsform mit abgerundeten Ecken aufweist. Eine derartige Querschnittsform hat im Gegensatz zu einem Kreisquerschnitt ein kleineres Verhältnis zwischen Querschnittsfläche und Umfang. Um die Volumenzunahme des Mediums in dem beidseitig abgeschlossenen schlauchförmigen Federelement aufnehmen zu können, ist der Querschnitt bestrebt in eine Kreisform überzugehen, da ein Kreisquerschnitt das günstigste Verhältnis zwischen Quer- schnittsfläche und Umfang aufweist. Durch diese Querschnittsveränderung des Federelements kommt es zu einer Veränderung der Krümmung des Federelements. Je flacher die Querschnittsform des Federelements im Ausgangszustand ist, d.h. je kleiner das Verhältnis von Dicke zu Breite der Querschnittsform ist, um so größer ist die Tendenz zur Krümmungsänderung des Federelements bei Volumenänderung des Mediums. Die Dicke der Querschnittsform bemisst sich dabei senkrecht bzw. radial zu einer Krümmungs- achse, und die Breite der Querschnittsform bemisst sich parallel zur Krümmungsachse der Krümmung.
In diesem Zusammenhang hat sich gezeigt, dass das Federelement in einem Verformungszustand gegenüber dem Ausgangszustand eine der Kreisform angenäherte Querschnittsform aufweist. Damit kann ein größeres Volumen in dem Federelement bei glei- ehern Umfang aufgenommen werden. Somit ist die Volumenänderung des Mediums gezielt in eine Verformung des Federelements umsetzbar.
In einer weiteren Ausführung der Erfindung ist das Federelement in einem Ausgangszustand zumindest abschnittsweise spiralförmig und/oder schraubenförmig ausgebildet und weist vorzugsweise zwischen 1 und 20, bevorzugt zwischen 2 und 10, besonders bevorzugt 5 Windungen auf. Dadurch wird der Stellweg der Stellvorrichtung im Wesentlichen proportional zur Anzahl der Windungen erhöht. Die Spirale ist eine Kurve, die um einen zentralen Punkt oder Achse verläuft und je nach Laufrichtung, sich immer weiter von diesem bzw. dieser entfernt oder annähert. Eine Sonderform der Spirale ist die proxotypische Spirale, die ein Gebilde in der Ebene ist, d. h. keine Erstreckung entlang ihrer Krümmungsachse aufweist. Die Schraube dagegen ist eine Kurve, die sich mit konstanter Steigung um den Mantel eines Zylinders dreht. Beliebige spiralförmige und/oder schraubenförmige Ausgestaltungen des Federelements im Sinne der obigen Definitionen sind ausführbar und sollen im Rahmen dieser Offenbarung als mit umfasst gelten. Um die Stellvorrichtung in besonders kompakten Bauräumen anzuwenden, hat es sich als vorteilhaft erwiesen, wenn das Federelement eine Abmessung von weniger als 80 mm x 80 mm x 80 mm, vorzugsweise weniger als 60 mm x 60 mm x 60 mm, bevorzugt weniger als 40 mm x 40 mm x 40 mm aufweist.
Es hat sich weiterhin gezeigt, dass das Medium zusätzlich zu der inkompressiblen Komponente eine gasförmige Komponente enthalten kann. Die gasförmige Komponente dient der Feineinstellung des Stellweges und sorgt für eine Verschleppung des Stelleffekts bzw. eine Zeitverzögerung zwischen einer Temperaturänderung der inkompressiblen Komponente und der Stellbewegung der Stellvorrichtung. Bei einer gewissen Steifigkeit des Federelementes bewirkt eine Ausdehnung der in- kompressiblen Komponente zunächst eine Verdichtung der gasförmigen Komponente. Somit steigt vorerst der Druck nur langsam im Federelement an und es kommt zu einer verzögerten elastischen Verformung des Federelements. Bei einer Volumenverringerung der inkompressiblen Komponente dehnt sich die gasförmige Komponente aus und der Druck im Federelement sinkt.
Es hat sich als zweckdienlich erwiesen, wenn zumindest eine inkompressible Komponente des Mediums im Bereich von +5°C bis +500C, vorzugsweise im Bereich von +100C bis +30°C, bevorzugt im Bereich +15°C bis +25°C, besonders bevorzugt in einem der Bereiche +16°C bis +18°C, +18°C bis +200C oder +20°C bis +22°C einen überproportional hohen Wärmeausdehnungskoeffizienten aufweist, weil diese Temperaturbereiche z. B. in Kühlhäusern, Gewächshäusern, Wohnräumen, oder dergleichen auftreten. Somit kann mit der erfindungsgemäßen Stellvorrichtung eine gezielte mechanische Betätigung bei derartigen Temperaturen ausgelöst werden. Dadurch wird eine Vielzahl möglicher Anwendungen er- schlössen.
Weiterhin hat es sich als günstig erwiesen, wenn zumindest eine inkompressible Komponente des Mediums im Bereich von +5°C bis +500C, vorzugsweise im Bereich von +100C bis +300C, bevorzugt im Bereich +15°C bis +25°C, besonders bevorzugt in einem der Bereiche +16°C bis +18°C, +18°C bis +20°C oder +200C bis +22°C einen Phasenübergang, vorzugsweise einen Fest/Flüssig - Phasenübergang aufweist. Da sich das Volumen bestimmter Medien beim Phasenübergang sprunghaft verändert, wirkt sich dies auf die elastische Verformung des Federelementes aus, so dass besonders in diesem Temperaturbereich des Phasenüberganges ein großer Stellweg erreicht werden kann.
In diesem Zusammenhang hat es sich als günstig gezeigt, wenn zumindest eine Kompo- nente des Mediums ein Paraffin, vorzugsweise ein Paraffingemisch enthält. Da Paraffine eine besonders große Volumenänderung beim Phasenübergang aufweisen, lässt sich ein großer Stellweg realisieren. Durch Mischen geeigneter Paraffine zu einem Paraffingemisch, ist die Phasenübergangstemperatur bzw. der Phasenübergangstemperaturbereich gezielt bis auf wenige Grad Celsius genau einstellbar. Das Paraffin, bzw. das Paraffingemisch ist daher hervorragend als inkompressibles Medium einsetzbar. Von Vorteil kann es sein, wenn zumindest eine Komponente des Mediums eine ionische Flüssigkeit enthält. Ionische Flüssigkeiten sind Flüssigkeiten, die ausschließlich Ionen enthalten. Es handelt sich also um flüssige Salze, ohne dass das Salz dabei in einem Lösungsmittel wie Wasser gelöst wird. Heutzutage spricht man von ionischen Flüssigkeiten im Zusammenhang mit Salzen, die bereits bei Temperaturen unter 100cC flüssig sind. Beispiele für verwendete Kationen sind alkylierte Imidazolium-, Pyridinium-, Ammonium- oder Phosphonium-Ionen. Als Anionen werden unterschiedlichste Ionen vom einfachen Haloge- nid über komplexere anorganische Ionen wie Tetrafluoroborate bis hin zu großen organischen Ionen wie Trifluoromethansulfonimid herangezogen. Die Größe der beteiligten Ionen behindert die Bildung eines starken Kristallgitters. Bereits geringe thermische Energie genügt daher, um die Gitterenergie zu überwinden und die feste Kristallstruktur aufzubrechen.
In diesem Zusammenhang hat sich auch gezeigt, dass Salzhydrate, wie z.B. Kalzium- chlorid-Hexahydrat als inkompressibles Medium besonders gut eignen, da auch diese beim Phasenübergang eine relativ große Volumenzunahme aufweisen und sich damit das Fe- derelement in diesem Temperaturbereich stark verformt.
Es hat sich weiterhin als günstig erwiesen, wenn zumindest eine Komponente des Mediums im Bereich von +5°C bis +5O0C, vorzugsweise im Bereich von +100C bis +300C, bevorzugt im Bereich +15°C bis +25°C, besonders bevorzugt in einem der Bereiche +16°C bis +18°C, +18°C bis +200C oder +200C bis +22°C eine Volumenänderung größer 1 %, vorzugsweise von 5 % bis 15 %, bevorzugt von 8 % bis 12 % aufweist. Auf diese Weise sind große Stellwinkel bzw. Stellwege erzielbar.
Das Stellelement kann eine mechanische Klappe sein, wobei die Verstellung des Klappenausschlags durch die Lageveränderung des freien Endes des Federelementes erfolgt, so dass der Volumenstrom eines Mediums durch eine von der Klappe verschließbare Öffnung regulierbar ist. Eine derartige mechanische Klappe kann z. B. zur Belüftung von Räumen verwendet werden. Diese Ausführung eignet sich besonders für die Anwendung in Kühlhäusern, Gewächshäusern oder Wohnräumen, wo ein Luftaustausch bei Überschreiten bzw. Unterschreiten eines vorgegebenen Temperaturwerts zur Temperaturregulierung erwünscht ist. Eine weitere Ausführung der Erfindung betrifft eine Verschlussanordnung zum Verschließen einer Öffnung, umfassend eine vorbeschriebene Stellvorrichtung, wobei das Stellelement einen Verschluss für eine Öffnung bildet und der Grad der Öffnung in Abhängigkeit von der Temperatur des Mediums einstellbar ist. Der Grad der Öffnung bedeutet in diesem Zusammenhang, die tatsächlich für einen Mediumsaustausch zwischen den beiden durch den Verschluss getrennten Räumen zur Verfügung stehende Fläche im Verhältnis zur Gesamtfläche der Öffnung. Mit einer derartigen Verschlussanordnung ist z. B. eine selbstregulierende Steuerung einer Innenraumtemperatur möglich.
Im Rahmen der Erfindung hat sich auch gezeigt, dass die Stellvorrichtung und die Verschlussanordnung auch in kleineren bzw. größeren absoluten Temperaturbereichen eingesetzt werden kann. Beispiele für einen derartigen Einsatz wären z. B. in Heiz- oder Kühlkreisläufen.
Kurze Beschreibung der Zeichnungen:
Figur 1 zeigt schematisch das Wirkprinzip einer erfindungsgemäßen Stellvorrichtung.
Figuren 2a bis 2c zeigen verschiedene Querschnittsformen des Federelements im un- verformten Zustand.
Figuren 3a bis 3c zeigen die zu den Figuren 2a bis 2c entsprechenden Querschnitts- formen des Federelements im verformten Zustand.
Figuren 4a und 4b zeigen ein schraubenförmiges Federelement der erfindungsgemäßen
Stellvorrichtung, in einer Seitenansicht (Fig. 4a) bzw. in einer Frontalansicht (Fig. 4b).
Figur 5 zeigt ein Federelement der erfindungsgemäßen Stellvorrichtung, in der Form einer ebenen Spirale.
Figur 6 zeigt eine mögliche Anwendung einer erfindungsgemäßen Verschlussanordnung mit der erfindungsgemäßen Stellvorrichtung, im Einbauzustand in einer Tür. Figur 7 zeigt eine weitere mögliche Anwendung der erfindungsgemäßen
Verschlussanordnung mit der erfindungsgemäßen Stellvorrichtung, in einem Einbauzustand über einem Flügelfenster.
Detaillierte Beschreibung der bevorzugten Ausführungsbeispiele:
Die Erfindung betrifft eine Stellvorrichtung, insbesondere thermoreaktive Stellvorrichtung, umfassend ein zumindest abschnittsweise gekrümmtes, schlauchförmiges Federelement 1 , wobei das Federelement 1 mit einem Medium 2, das wenigstens eine inkompressible Komponente enthält, derart befüllt ist, dass sich das Federelement 1 bei einer Volumenände- rung des Mediums 2 elastisch verformt, um ein an das Federelement 1 koppelbares Stellelement 3 mechanisch zu verstellen.
Der Aufbau und das Wirkprinzip der erfindungsgemäßen Stellvorrichtung und einer die Stellvorrichtung aufweisenden, erfindungsgemäßen Verschlussanordnung werden nachfolgend mit Bezug auf beiliegende Figuren ausführlich beschrieben.
Das Federelement 1 ist vorzugsweise ein schlauchförmiger bzw. rohrförmiger, zumindest abschnittsweise gekrümmter Hohlkörper und besteht aus einem elastischen Material, vorzugsweise Metall oder Kunststoff, und weist je nach Dimensionierung eine Wandstärke, vorzugsweise zwischen 0,1 bis 2,0 mm auf, die eine elastische Verformung des Federelements 1 im Bereich der Wandung (Querschnittsformveränderung) zulässt. Ein derartiges Federelement 1 wird auch als Rohrfeder(-element) oder Röhrenfeder(-element) bezeichnet. Der Querschnitt des Federelements 1 kann zumindest zu einem Ende hin kleiner werden, ist aber vorzugsweise konstant. Der Aufbau des Federelements 1 entspricht im Wesentlichen dem Aufbau der herkömmlichen Bourdonfeder, jedoch sind die Abmessungen größer als bei der herkömmlichen Bourdonfeder und das Medium 2 im Inneren des Feder- elements 1 ist abgedichtet und eingeschlossen.
Figur 1 zeigt ein erstes Ausführungsbeispiel der erfindungsgemäßen Stellvorrichtung, wobei das Federelement 1 im unverformten Zustand (Ausgangszustand) einen Dreiviertel kreis um eine Krümmungsachse K beschreibt. Der unverformte Zustand des Federelements 1 ist mit der durchgezogenen Linie dargestellt und der verformte Zustand (Verformungszustand) ist mit der gestrichelten Linie angezeigt. Das Federelement 1 ist an einem Ende fixiert. Eine Volumenänderung des im Federelement 1 eingeschlossenen Mediums 2, die z.B. durch eine Temperaturveränderung hervorgerufen wird, verformt das Federelement 1 derart, dass sich die Krümmung des Federelements 1 verändert.
Bei einer Volumenzunahme des im Federelement 1 eingeschlossenen Mediums 2 ver- größert sich der Krümmungsradius R auf R'. Bei einer nachfolgenden Volumenabnahme des im Federelement 1 eingeschlossenen Mediums 2 nimmt der Krümmungsradius von R' auf R ab. Durch Vergrößerung des Krümmungsradius von R auf R' ergibt sich eine Lageänderung des freien Endes des Federelementes 1 von E nach E'. Durch Verkleinerung des Krümmungsradius von R' auf R verlagert sich das Ende des Federelements 1 entspre- chend von E' nach E. Die Lageänderung E-E' entspricht einem Stellweg bzw. einem Stellwinkel α der Stellvorrichtung 1.
Die Figuren 2a bis 2c zeigen beispielhaft einige mögliche Querschnittsformen des Federelements 1 mit darin eingeschlossenem Medium 2 im unverformten Zustand. In Figur 2a weist das Federelement 1 im unverformten Zustand eine im Wesentlichen rechteckige Querschnittsform mit abgerundeten Ecken auf. Diese Querschnittsform wird auch als
Flachbogen bezeichnet. In Figur 2b weist das Federelement 1 eine bikonvexe bzw. spitzbogenförmige Querschnittsform auf. Dabei ist die Ausdehnung der Querschnittsform des Federelements 1 senkrecht zur Krümmungsachse K geringer als parallel zur Krümmungsachse K. Auch jede beliebige polygonale Querschnittsform ist mit oder ohne abgerunde- te(n) Ecken einsetzbar. Geeignet sind insbesondere dreieckige, viereckige, fünfeckige, sechseckige, siebeneckige, achteckige, zehneckige und zwölfeckige Querschnittsformen mit oder ohne abgerundete(n) Ecken. In Figur 2c weist das Federelement 1 eine im Wesentlichen ovale bzw. elliptische Querschnittsform auf. Die kleine Halbachse des Ovals bzw. der Ellipse ist dabei im Wesentlichen senkrecht zur Krümmungsachse K ausgerichtet, während sich die große Halbachse des Ovals bzw. der Ellipse vorzugsweise im Wesentlichen parallel zur Krümmungsachse K erstreckt. Je kleiner das Verhältnis von kleiner Halbachse zu großer Halbachse im unverformten Zustand ist, umso stärker wirkt sich eine Volumenänderung des im Federelements 1 eingeschlossenen Mediums 2 auf die Verformung des Federelements 1 aus, was für die Zwecke der Erfindung vorteilhaft ist.
Die Figuren 3a bis 3c zeigen die zu den Figuren 2a bis 2c jeweils entsprechenden Querschnittsformen im Schnitt Ill-Ill aus Figur 1 im verformten Zustand. Dabei ist zu sehen, dass die Querschnittsform des Federelements 1 im verformten Zustand gegenüber dem unverformten Zustand eine der Kreisform angenäherte Querschnittsform aufweist (vgl. Figuren 2a und 3a; 2b und 3b; 2c und 3c). Dadurch, dass sich die Querschnittsform des Federelements 1 der Kreisform annähert, kann bei gleichbleibendem Um- fang ein größeres Volumen eingeschlossen werden. Dieser Effekt bewirkt, dass eine Volumenzunahme des im Federelement 1 eingeschlossenen Mediums 2 das Federelement 1 an der Krümmungsinnenseite verlängert und an der Krümmungsaußenseite verkürzt, so dass der Krümmungsradius vergrößert wird. Die absolute Länge des Federelements 1 bleibt dabei vorzugsweise im Wesentlichen gleich, so dass die Volumenzunahme des im Feder- element 1 eingeschlossenen Mediums 2 vorzugsweise ausschließlich in eine Querschnittsformveränderung, nicht aber in eine Längenänderung des Federelements 1 umgesetzt wird.
Figuren 4a und 4b zeigen ein schraubenförmig ausgebildetes Federelement 1 der erfindungsgemäßen Stellvorrichtung in der Seitenansicht (Fig. 4a) bzw. in der Frontalansicht (Fig. 4b). Die Schraube ist im geometrischen Sinne eine Kurve, die sich mit konstanter Steigung um den Mantel eines Zylinders dreht. Die Schraube wird gemeinhin auch als zylindrische Spirale oder HeNx bezeichnet. Das dargestellte, schraubenförmige Federelement 1 weist insgesamt fünf Windungen auf. An einem Ende des Federelements 1 ist das Stellelement 3 angeordnet. Das andere Ende des Federelements 1 ist fixiert. Das Feder- element 1 weist z.B. eine Querschnittsform gemäß der Figuren 2a bis 2c im unverformten Zustand bzw. gemäß Figuren 3a bis 3c im verformten Zustand auf. Die Breite B des Federelements 1, d. h. die Erstreckung der Querschnittsform des Federelements 1 im unverformten Zustand im Wesentlichen parallel zur Krümmungsachse K, beträgt z. B. 10 mm. Die Dicke D des Federelements 1 , d. h. die Erstreckung der Querschnittsform des Federele- ments 1 im unverformten Zustand senkrecht zur Krümmungsachse K, beträgt z. B. 2 mm. Durch die Anzahl der Windungen des schraubenförmigen Federelements 1 wird der in Figur 1 veranschaulichte Effekt der Vergrößerung des Krümmungsradius von R auf R' bzw. die Lageänderung des freien Endes des Federelementes 1 von E nach E' entsprechend vervielfacht.
Das Stellelement 3 ist eine mechanische Klappe, vorzugsweise eine Belüftungsklappe, die an einem Ende des Federelements 1 fixiert ist und durch die Krümmungsachse K im unverformten Zustand verläuft, sowie um die Krümmungsachse K drehbar ist. Durch die verformungsbedingte Lageänderung des freien Endes des schraubenförmigen Federelements 1 von E nach E' (siehe Fig. 1) ist der Klappenausschlag mit dem Stellwinkel α darstellbar. Der Überstand der Klappe über die Krümmungsachse K ist mit dem Bezugszeichen X bezeichnet.
Figur 5 zeigt ein Federelement 1 der erfindungsgemäßen Stellvorrichtung in der Form einer ebenen Spirale. Ein Ende des Federelements 1 , hier das innere Ende, ist fixiert, und das freie Ende des Federelements 1 ist mechanisch mit einem Stellelement 3 koppelbar. Dargestellt ist hier der Fall, wenn eine Volumenänderung in einer gegenüber den Figuren 1 und 4 umgekehrten Richtung vorliegt, d. h. eine Volumenverringerung des im Federele- ment 1 eingeschlossenen Mediums 2 stattfindet. Der mit Bezug auf die Figuren 1 bis 4 beschriebene Effekt, hervorgerufen durch eine Volumenzunahme des im Federelement 1 eingeschlossenen Mediums 2, ist im Übrigen reversibel. Bei einer Volumenabnahme des im Federelement 1 eingeschlossenen Mediums 2, stellt sich das Federelement 1 aufgrund seiner federelastischen Eigenschaften entsprechend zurück und nimmt den Ausgangszu- stand an. Gemäß Figur 5 verändert sich die Lage des freien Endes des spiralförmigen Federelements 1 bei einer Volumenabnahme des im Federelement 1 eingeschlossenen Mediums 2 durch den Übergang des Querschnitts in den Ausgangszustand und erzeugt einen Stellwinkel α.
Figur 6 zeigt einen möglichen Anwendungsfall einer erfindungsgemäßen Verschlussanord- nung 4, umfassend die erfindungsgemäße Stellvorrichtung, wobei das Stellelement 3 einen Verschluss bildet, um eine Öffnung 5 in Abhängigkeit der Temperatur des Mediums 2 zu öffnen und zu schließen. Hierbei ist die Verschlussanordnung 4 in einer Tür eingebaut. Bevorzugte Anwendungsfälle sind Türen zu Kühlhäusern, Gewächshäusern, Wohnräumen, etc. und überall dort, wo in einem bestimmten Temperaturintervall eine Bewegung selbst- tätig ausgeführt werden soll. Zur Regulierung der Temperatur in einem Raum wird ein Luftstrom durch eine vom Verschluss verschließbare Öffnung in Abhängigkeit von der Temperatur gesteuert. Das Federelement 1 mit dem darin eingeschlossenen Medium 2 ist vorzugweise auf jener Seite der Tür angeordnet, deren Temperaturwert durch den über die Stellvorrichtung bewerkstelligten Klappenausschlag bzw. den durch die Öffnung zugeführ- ten Luftstrom zu regulieren ist.
Figur 7 zeigt eine weitere bevorzugte Anwendung der erfindungsgemäßen Verschlussanordnung, wobei die Verschlussanordnung 4 oberhalb eines Flügelfensters eingebaut ist. Das Stellelement 3 ist als Belüftungsklappe ausgebildet, dessen Öffnungsgrad sich in Abhängigkeit der Temperatur verändert.
Das Medium 2 enthält als inkompressible Komponente(n) ein Paraffin, ein Paraffingemisch, ein Silikonöl und/oder eine ionische Flüssigkeit, wobei die inkompressible Komponente des Mediums im Bereich von +5°C bis +50°C, vorzugsweise im Bereich von +100C bis +3O0C, bevorzugt im Bereich +15°C bis +25°C, besonders bevorzugt in einem der Bereiche +16°C bis +18°C, +18°C bis +200C oder im Bereich von +2O0C bis +22°C eine lineare Ausdehnung oder bevorzugt einen Phasenübergang, insbesondere einen Fest/Flüssig-Phasen- übergang aufweist. Anders gesagt, weist die inkompressible Komponente des Mediums 2 einen nicht-linearen Wärmeausdehnungskoeffizienten auf, wobei der Phasenübergang den überproportional hohen Wärmeausdehnungskoeffizienten der inkompressiblen Komponente des Mediums 2 im Bereich der Phasenübergangstemperatur bewirkt. Die Volumenänderung der inkompressiblen Komponente des Mediums 2 ist beim Phasenübergang in der Regel größer als 1 %, vorzugsweise von 5 % bis 15 %, bevorzugt von 8 % bis 12 %. Die Phasenübergangstemperatur bzw. der Phasenübergangstemperaturbereich der inkompressiblen Komponente des Mediums 2 kann durch Auswahl und Dosierung der Bestandteile gezielt auf den gewünschten Arbeitstemperaturbereich der Stellvorrichtung eingestellt werden. Durch Zugabe von wärmeübertragenden Partikeln, insbesondere Metallpartikeln aus Eisen, Stahl, Kupfer, Silber, Aluminium, aber auch Graphit in Pulverform zu dem Medium 2 ist beispielsweise ein besserer bzw. schnellerer Wärmeaustausch mit der Umgebung möglich. Durch Zugabe von Keimbildnern, wie z. B. Talkum, Kreide, Kaolin (alle mikronisiert) oder Salze organischer Säuren zu dem Medium 2 können Umwandlungsverzögerungen abgeschwächt und die Phasenübergangstemperaturen beeinflusst werden. Die Stellvorrichtung wird bei Überschreiten/Unterschreiten des Arbeitstemperaturbereichs durch Volumenänderung des Mediums 2 tätig.
Aufgrund der elastischen Bauweise ist die Stellvorrichtung auch manuell verstellbar, wobei die manuelle Verstellung die thermisch induzierte Verstellung der Stellvorrichtung auch überlagern kann. Wegen der Inkompressibilität zumindest einer Komponente des Mediums 2 gibt der Querschnitt des Federelementes 1 nach und es ergibt sich eine erzwungene Verformung. Durch die Auswahl der Querschnittsform, der Wandstärke und des Krümmungsradius des Federelementes 1 können bestimmte Verstellparameter verändert werden, wie z. B. der Stellweg bzw. Stellwinkel der Stellvorrichtung, die erzeugte Stellkraft, etc. Auch kann eine Vorspannung des Federelements 1 durch eine elastische Vorspannung eingestellt werden, die vor einer thermischen Verstellung der Stellvorrichtung überwunden werden muss. Auf diese Weise ist eine Kalibrierung der Stellvorrichtung auf einen bestimmten Temperaturbereich möglich.
- Schutzansprüche -

Claims

Schutzansprüche
1. Stellvorrichtung, insbesondere thermoreaktive Stellvorrichtung, umfassend ein zumindest abschnittsweise gekrümmtes, schlauchförmiges Federelement (1), wobei das Federelement (1) mit einem Medium (2), das wenigstens eine inkompressible Komponente enthält, derart befüllt ist, dass sich das Federelement (1) bei einer Volumen- änderung des Mediums (2) elastisch verformt, um ein an das Federelement (1) koppelbares Stellelement (3) mechanisch zu verstellen.
2. Stellvorrichtung nach Anspruch 1 , wobei das Federelement (1) eine vom Volumen des Mediums (2) abhängige Krümmung aufweist.
3. Stellvorrichtung nach einem der vorangegangenen Ansprüche, wobei das Federelement (1 ) in einem Ausgangszustand zumindest abschnittsweise eine von der Kreisform abweichende Querschnittsform, vorzugsweise eine ovale oder polygonale Querschnittsform, bevorzugt eine polygonale Querschnittsform mit abgerundeten Ecken aufweist.
4. Stellvorrichtung nach einem der vorangegangenen Ansprüche, wobei das Federelement (1) in einem Verformungszustand gegenüber dem Ausgangszustand eine der Kreisform angenäherte Querschnittsform aufweist.
5. Stellvorrichtung nach einem der vorangegangenen Ansprüche, wobei das Federelement (1) in einem Ausgangszustand zumindest abschnittsweise spiralförmig und/oder schraubenförmig ausgebildet ist, und vorzugsweise zwischen 1 und 20, bevorzugt zwischen 2 und 10, besonders bevorzugt 5 Windungen aufweist.
6. Stellvorrichtung nach einem der vorangegangenen Ansprüche, wobei das Federelement (1) eine Abmessung von weniger als 80 mm x 80 mm x 80 mm, vorzugsweise weniger als 60 mm x 60 mm x 60 mm, bevorzugt weniger als 40 mm x 40 mm x 40 mm aufweist. 7. Stellvorrichtung nach einem der vorangegangenen Ansprüche, wobei das Medium (2) eine gasförmige Komponente enthält.
8. Stellvorrichtung nach einem der vorangegangenen Ansprüche, wobei zumindest eine inkompressible Komponente des Mediums (2) im Bereich von +5°C bis +500C, vorzugsweise im Bereich von +100C bis +300C, bevorzugt im Bereich +15°C bis +25°C, besonders bevorzugt in einem der Bereiche +16°C bis +18°C, +18°C bis +200C oder
+200C bis +22°C einen überproportional hohen Wärmeausdehnungskoeffizienten aufweist.
9. Stellvorrichtung nach einem der vorangegangenen Ansprüche, wobei zumindest eine inkompressible Komponente des Mediums (2) im Bereich von +5°C bis +500C, vorzugsweise im Bereich von +1O0C bis +30°C, bevorzugt im Bereich +15°C bis +25°C, besonders bevorzugt in einem der Bereiche +16°C bis +18°C +18°C bis +20°C oder +20°C bis +22°C einen Phasenübergang, vorzugsweise einen Fest/Flüssig-Phasen- übergang aufweist.
10. Stellvorrichtung nach einem der vorangegangenen Ansprüche, wobei zumindest eine Komponente des Mediums (2) ein Paraffin, vorzugsweise ein Paraffingemisch enthält.
11. Stellvorrichtung nach einem der vorangegangenen Ansprüche, wobei zumindest eine Komponente des Mediums (2) eine ionische Flüssigkeit enthält.
12. Stellvorrichtung nach einem der vorangegangenen Ansprüche, wobei zumindest eine Komponente des Mediums (2) im Bereich von +5°C bis +500C, vorzugsweise im Bereich von +10°C bis +30°C, bevorzugt im Bereich +15°C bis +250C, besonders bevor- zugt in einem der Bereiche +16°C bis +18°C, +18°C bis +20°C oder +20°C bis +22°C eine Volumenänderung größer 1 %, vorzugsweise von 5 % bis 15 %, bevorzugt von 8 % bis 12 % aufweist.
13. Stellvorrichtung nach einem der vorangegangenen Ansprüche, wobei das Stellele- ment (3) eine mechanische Klappe ist.
4. Verschlussanordnung zum Verschließen einer Öffnung, umfassend eine Stellvorrichtung nach einem der vorangegangenen Ansprüche, wobei das Stellelement (3) einen Verschluss für eine Öffnung (5) bildet und der Grad der Öffnung (5) in Abhängigkeit von der Temperatur des Mediums (2) einstellbar ist.
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