SE458628B - Termisk staellmotor, saerskilt foer ventiler - Google Patents

Description

458 628 ” 2 volymen för tillhörande arbetselement, att var och en av de båda behållarna är tillordnad en tempereringsanordning, att en vätskeångfyllning förutses, varvid rådande vätskefyllning är mindre än behållarrummet och att för att tillbakahålla vätskan i behållaren tempereringsanordningen håller behålla- ren pâ en lägre temperatur än arbetselementet.

Vid denna konstruktion behöver tempereringsanordningen enbart ändra behållartemperaturen. Emedan behållaren i förhållande till arbetselementet är liten och därför enbart en motsvarande liten massa behöver uppvärmas respektive avkylas, sker tempe- raturförändringen snabbt och/eller det kräves mycket låg elekt- risk effekt för att utöva omställningen respektive upprätthål- la en bestämd inställning. Medan den trycket bestämmande me- diumfyllningen befinner sig i behållaren, kommer genom tempe- reringen av behållaren trycket också i arbetselementet att be- stämmas. Funktionen för ställmotorn är i övrigt oförändrad. Den kan således arbeta med samma tryck såsom tidigare och arbets- elementen kan ha samma storlek osv. vid en ställmotor med fluidumångfyllning skall sörjas för att den förhandenvarande fluidumfyllningen är mindre än behållar- utrymmet och att tempereringsanordningen håller behållaren vid en lägre temperatur än arbetselementet. Dessa båda beting- elser säkerställer att totala fluidet alltid befinner sig i behållaren och därför gör att ångtrycket är en funktion av be- hållartemperaturen. Även om den eftersträvade effekten redan inträder, när behål- laren enbart är hälften så stor som arbetselementet, kan vä- sentligen mindre behållare, t.ex. av storleken mindre än 10% av arbetselementets storlek föredragas, emedan den eftersträ- vade uppfinningsmässiga effekten än mer härigenom framträder.

I praktiken har en behållare visat sig särskilt fördelaktig, vars utrymme är mindre än 0,5 cm3 och företrädesvis enbart om- kring 0,2 cm3. Vid en sådan liten behållare reagerar ställmo- torn utomordentligt snabbt när tempereringsanordningen tillfö- res effekt. Den erforderliga effekten är ytterst ringa.

Den ligger vid 0,25 till 0,5 W. 10 15 20 25 30 35 3 458 628 Företrädesvis utsättes behållaren för omgivande luft. När tem- pereringsanordningen urkopplas utjämnas behållartemperaturen snabbt till omgivande temperatur.

Konstruktivt är det lämpligt, att behâllarna är anordnade vid utsidan av ett arbetselementets omslutande hölje. På detta sätt kan också små behållare säkert monteras.

Med fördel uppvisar tempereringsanordningen två elektriska vär- mekroppar, som var och en är tillordnad en behållare och är obe- roende styrbara. Genom styrning av den ena eller den andra värme- kroppen kan en inställning i den ena eller andra riktningen ut- övas.

Tempereringsanordningen kan också vara en termoelektrisk värme- pump, t.ex. ett Peltier-element med omkastbar verkningsriktning, vilken kan kyla den ena behållaren och värma den andra behålla- ren. För detta räcker det med mycket små Peltier-element med motsvarande låg effekt.

Vid en föredragen utföringsform med en fluidumângfyllning är bå- da arbetselementen elektriskt uppvärmbara. Detta tillåter att på ett enkelt sätt hålla behållarnas temperatur trots värmetill- försel på ett lågt värde, så att kondensation alltid sker i behållaren.

Den för denna uppvärmning erforderliga effekten kan hållas mycket låg, om båda arbetselementen omges av en värmeisolering.

Det är också tillräckligt om båda arbetselementen är tillordnade en gemensam elektrisk uppvärmning. Detta därför att det icke går ut på att ge arbetselementen olika temperatur utan snarare att de har samma temperatur. ' vid en föredragen utföringsform sörjes för att, bälgdosorna upp- visar var och en en yttre kapsel och en i denna anordnad bälg och att de båda kapslarna är förenade till en byggenhet, varvid 458 628 4 10 15 20 25 30 35 de båda kapselbottnarna är vända mot varandra. Denna konstruk- tionsform är möjlig, emedan kapslarna besitter samma temperatur.

Bälgdosparet kan förtillverkas såsom en enhet och insättas i ställmotorn. Vid en mycket enkel utföringsform utgöres mellan- stycket av ett kapillärrör. Detta tillåter en mycket stor fri- het för behållarnas anordnande med avseende på tillhörande ar- betselement.

Vid en andra fördelaktig utföringsform är mellanstycket ett med en borrning försett block, som består av ett material med stort värmemotstând och uppbär behållaren. Då arbetselement och behål- lare bildar en byggenhet kan den mycket lätt monteras.

Uppfinningen kommer i det följande att beskrivas i föredragna utföringsformer med hänvisning till bifogade ritningsfigurer.

Pig. 1 visar därvid ett längssnitt genom en ställmotor enligt uppfinningen.

Fig. 2 visar ett längssnitt genom en varierad utföringsform.

Fig. 3 visar schematiskt en tredje utföringsform.

Fig. 4 visar schematiskt ett med behållaren styvt förenat ar- betselement.

Ställmotorn enligt figuren 1 har en sockel 1, som - i likhet med en termostattillsats - kan pâsättas ett ventilhus. Fjädran- de ben 2 skjutes härvid över en vulst av ventilhuset och fast- hâlles medelst ett i ett periferispâr 3 inlagt spännband.

Två arbetselement 4 och 5 uppvisar var och en kapsel 6 resp. 7, vars bottnar 8 och 9 är förenade med varandra medelst punkt- svetsning. Vid omkretsen är mellan de båda bottnarna inlagt en gemensam uppvärmningslindning 10. Arbetselementets 4 innerrum 11 begränsas genom kapseln 6, en ringfläns 12 och en fjädrande bälg 13 med frontplatta 14. Den senare verkar via en slid 15 av värmeisolerande material på en ställplatta 16. Den centriska 1O 15 20 25 30 35 5 458 628 fördjupningen 17 i denna ställplatta kan upptaga ett stift som manövrerar ventilens ventilkropp mot kraften från en returfjä- der. Arbetselementets 5 innerrum 18 begränsas av kapseln 7, en ringfläns 19 och en fjädrande bälg 20 med frontplatta 21. Den senare verkar över en slid 22 av värmeisolerande material och en manöverbrygga 23 på ställplattan 16. Vidare är sliden 22 be- lastad av en börvärdesfjäder 24, som avstöder sig mot en platta 25, vilken med hjälp av en skruv 26 är axiellt inställbar. En värmeisolering 27 omgiver de båda arbetselementen 4 och 5.

Ett mot gaveländen vänt lock 28 är förenat till en byggenhet via förlängningen:24?med de båda arbetselementen 4 och 5 jämte vär- meisoleringen 27, vilken byggenhet hålles mot sockelns 1 för- längning 30. Ett hölje 31, som medelst en snäppförbindning 32 är förenad med sockeln 1, håller med en innerfläns 33 byggenhe- ten på ort och plats. På detta sätt är också skruvarna 26, som är förställbara genom en centralöppning 34, axiellt fasthållna.

I locket 28 är två behållare 35 och 36 anordnade, som var och en innehåller fluidummängderna 37 resp. 38 av fluidumångfyllningen hos arbetselementen 4 resp. 5. De båda arbetselementens fyllning är varandra lika. Behållaren 35 är förenad via ett såsom kapil- lärrör utformat mellanstycke 39 med arbetselementets 4 innerrum, och behållaren 36 är via ett såsom ett kapillärrör 40 utformat mellanstycke förenat med arbetselementets 5 innerrum. Behålla- ren 35 är tillordnad ett elektriskt uppvärmningsmotstånd 41 och behållaren 36 är tillordnad ett elektriskt uppvärmningsmotstånd 42.

När under ett driftsförhållande de båda arbetselementen 4 och 5 har samma temperatur och därför verkar med samma ângtryck, er- hålles en tryckutjämning, vid vilken ställplattan 16 och där- med också den manövrerade ventilens ventilkropp intar ett neut- ralläge. Detta bestämmes enbart av positionsberoende kraftut- jämning, varvid den fjädrande bälgen 13 och ventilfjädern ver- kar i den ena riktningen och den fjädrande bälgen 20 och bör- värdesfjädern 24 verkar i den andra riktningen: 4ss 628 6 i 10 15 20 25 30 35 Alstras en temperaturskillnad genom olika uppvärmning av behål- larna 35 och 36, t.ex. därigenom att uppvärmningsmotståndet 41 starkare uppvärmer behållaren 35 än uppvärmningsmotståndet 42 uppvärmer behållaren 36, uppstår en tryckskillnad 1 de båda arbetselementen 4 och 5 och därigenom en differens för de tem- peraturberoende krafterna. Därtill inträder en ändring av de positionsberoende krafterna. Spindeln rör sig i riktningen från varmare till kallare arbetselement.

Den största rörelsehastigheten uppnås, om det ena arbetselemen- tet uppvärmes, medan det andra avkyles av omgivande luft. Ven- tilens läge och dess rörelsehastighet kan därför styras i båda riktningarna symmetriskt kring neutralläget därigenom att ström- men i uppvärmningsmotstånden och därigenom temperaturen i be- hâllarna 35 och 36 styres.

Behâllarnas 35 och 36 innerrum uppgår vart och ett enbart till 0,2 cm3. Éluidummängden är ännu mindre. Till följd härav kan ângtrycket ändras med liten värmeeffekt och upprätthâllas. Mot- svarande snabbt reagerar också ställmotorn. Den minsta volymen för arbetselementen 4 och 5 uppgår härutöver till 5 cm3. Därför är det tillräckligt för värmekropparna 41 och 42 att ha en vär- meéffekr av 0,25 1-.111 11,5 w. Pâ grund av isoleringen 27 är för uppvärmningslindningen det tillräckligt med en värmeeffekt av ungefär 1 W. Totalt är temperaturbehovet litet. För ställmotorn kan därför prisgoda, vanliga termoplastmaterial användas. Också de elektriska ledningarna kan ha ett litet tvärsnitt¿ emedan strömmen är mycket låg.

I fig. 2 användes för motsvarande delarna med talet 100 förhöjda hänvisningssiffror relativt hänvisningssiffrorna i fig. 1. Först framgår, hurusom de fjädrande benen 102 till sockeln 101 är pâspända på ett ventilhus S1 medelst spännbandet 50 och ett ven- tilmanövreringsstift 52 sträcker sig ut ur en tätningshylsa 53.

I detta fall är varje arbetselement 104 och 105 försett med en egen uppvärmningslindning 110, 110a, som varaktigt blir inkopp- 10 15 20 25 30 35 458 628 lade. Arbetselementets 104 kapsel 106 stöder sig mot locket 128 och kapseln 107 till arbetselementet 105 stöder sig på sockeln 101. Därför är de båda sliderna 115, 122 vända mot varandra.

De verkar på bryggan 123, som står i förbindelse med ställplat- tan 116. Vid höljets 131 utsida finns en sockel 54 som har fle- ra stickkontaktsstift 55 och 56. Pâ dessa kan pâskjutas en hon- kontakt 57 med en kabelanslutning 58. Via denna anordning kan de enskilda uppvärmningselementen tillföras ström.

Funktionen för denna utföringsform av uppfinningen motsvarar den för utföringsformen enligt figuren 1.

Vid utföringsformen enligt figuren 3 användes med talet 200 för- höjda hänvisningssiffror relativt de i figuren 1. Den väsentli- gaste skillnaden består däri, att de båda behållarna 235 och 236 påverkas av en termoelektrisk värmepump nämligen ett Peltier- element 241, vilket vid inkoppling utdrager värme frân den ena behållaren och tillför värme till den andra behållaren. Genom omkastning av strömriktningen kan också värmeflödet bli omvänt.

Vidare är en genomgående uppvärmningslindning 210 lagd kring omkretsen av de båda arbetselementen 204 och 205.

I fig. 4 användes med talet 300 förhöjda hänvisningsbeteckning- ar för delar motsvarande de i fig. 1. Behållaren 335 är stelt förenad med arbetselementets 304 ytterkapsel 306 under mellan- koppling av ett såsom isolerblock utformat mellanstycke 339.

Behållaren uppvisar en metallhydridfyllning 337, som är skild från kanalen 343 av ett membran 344. Detta membran genomsläpper enbart vatten men icke metallhydriden 337. Membranet avstödes mot en propp 345, som på grund av sin porositet har en begrän- sad genomsläpplighet. Uppvärmningsanordningen 341 är antydd såsom en ring.

Efter den visade fluidumângfyllningen eller metallhydridfyll- ningen kan också ett annat trycket i beroende av temperaturen bestämt medium anordnas i behållaren, t.ex. en adsorptions- fyllning. 458 628 * 8 Det är också möjligt att förse de båda arbetselementen med bälgelement av olika storlek och anordna de motsvarande bälg- rören centriskt i varandra. I detta fall skall tvâ olika fyll- medier användas.

Claims (13)

9 458 628 PATENTKRAV

1. Termisk ställmotor, särskilt för ventiler, med två mot varandra på en manövreringsbrygga verkande arbetselement, särskilt bälgdosor, som var och en uppvisar en fyllning med temperaturberoende ångtryck, varvid varje arbetselement är förenat med en behållare via ett en kanal uppvisande mellan- stycke, som åtminstone delvis isolerar arbetselement och be- hållare från varandra, vilka behållare var och en är till- ordnade en tempereringsanordning för olika termisk påverkan av de båda fyllningarna, k ä n n e t e c k n a d av att behållarna (35, 36; 135; 136; 235, 236) uteslutande innehål- ler det fyllnadsmedium (37, 38) som bestämmer trycket, att behållarrummet är litet i förhållande till minsta volymen för tillhörande arbetselement (4, 5; 104, 105; 204, 205), att var och en av de båda behållarna är tillordnad en tempe- reringsanordning (41, 42; 141, 142; 241), att en vätskeång- fyllning förutses, varvid rådande vätskefyllning (37, 38) är mindre än behållarrummet och att för att tillbakahålla väts- kan i behållaren tempereringsanordningen (41, 42; 141, 142; 241) håller behållaren (35, 36; 135, 136; 235, 236) på en lägre temperatur än arbetselementet (4, 5; 104, 105; 204, 205).

2. Termisk ställmotor, särskilt för ventiler, med två í motsats till varandra på en manövreringsbrygga verkande ar- betselement, särskilt bälgdosor, som var och en uppvisar en fyllning med temperaturberoende ångtryck och där varje ar- betselement är förenat med en behållare via ett en kanal uppvisande mellanstycke, som åtminstone delvis isolerar ter- miskt arbetselement och behållare från varandra och med en behållaren tillordnad tempereringsanordning för olika ter- misk påverkan av de båda fyllningarna, k ä n n e t e c k - n a d av att behållaren (335) innehåller den trycket be- stämmande mediumfyllningen (337), att behållarrummet är litet i förhållande till minsta volymen för tillhörande arbetsele- ment (304), att varje av de båda behållarna är tillordnad en tempereringsanordning (341), att i behållaren (335) förutses en metallhydrid (337) såsom fyllning och att för kvarhållning -10 458 628 av metallhydriden i behållaren denna uppvisar ett enbart för väte genomsläppligt membran (344), som skiljer kanalen (343) från metallhydriden i behållarrummet.

3. Ställmotor enligt krav 1 eller 2, k ä n n e - t e c k n a d av att behållarutrymmet är mindre än 0,5 cm3, företrädesvis omkring 0,2 cm3.

4. Ställmotor enligt krav 1-3, k ä n n e t e c k n a d av att behållarna (35, 36; 135, 136; 235, 236; 335) är ut- satta för omgivande luft.

5. Ställmotor enligt krav 4, k ä n n e t e c k n a d av att behållarna (35, 36; 135, 136) är anordnade vid utsi- dan till ett arbetselementen (4, 5; 104, 105) omslutande hölje.

6. Ställmotor enligt något av kraven 1-5, t e c k n a d k ä n n e - av att tempereringsanordningen (41, 42; 141, 142) uppvisar två elektriska värmekroppar, som var och en är tillordnad en behållare (35, 36; 135, 136) och är olika reglerbara.

7. Ställmotor enligt något av kraven 1-5, t e c k n a d k ä n n e - av att tempereringsanordningen (241) är en termisk värmepump, t.ex. ett Peltierelement med omkastnings- bar verkningsriktning, vilken kan kyla den ena behållaren (t.ex. 235) och kan värma den andra behållaren (t.ex: 236).

8. Ställmotor enligt något av kraven 1-6, t e c k n a d k ä n n e - av att båda arbetselementen (4, 5; 104, 105; 204, 205) är elektriskt uppvärmningsbara.

9. Ställmotor enligt krav 8, k ä n n e t e c k n a d av att de båda arbetselementen (4, S ; 204, 205) omges av en värmeisolering (27; 227).

10. Ställmotor enligt något av kraven 8 eller 9, n e t e c k n a d k ä n - av att de båda arbetselementen (4, 5; 204, 11 J 458 628 205) är tíllordnad en gemensam elektrisk uppvärmning (10; 210).

11. Ställmotor enligt något av kraven 1-10, k ä n n e - t e c k n a d av att bälgdosorna var och en uppvisar en yttre kapsel (6, 7) och en i denna anordnad bälg (13, 20] och att de båda kapslarna är förenade till en byggenhet, vid vilken kapselbottnarna (8, 9) är vända mot varandra.

12. Ställmotor enligt något av kraven 1-11, k ä n n e - t e c k n a d av att mellanstycket (39, 40; 139, 140; 239, 240) utgöres av ett kapillärrör.

13. Ställmotor enligt något av kraven 1-11, k ä n n e - t e c k n a d av att mellanstycket (339) är ett med en ka- nal (343) försett block, som består av ett material med stort värmemotstånd, och som är fäst vid arbetselementet (304) och uppbär behållaren (335).