Beschreibung Stellantrieb
Die Erfindung betrifft einen Stellantrieb mit einem mittels eines elektrischen Widerstandes beheizbaren thermostatischen Arbeitselement, das in einem Gerätegehäuse angeordnet ist, das ein deckeiförmiges Gehäuseoberteil und ein Gehäuseunterteil besitzt, das eine im wesentlichen zylindrische Führung für ein von dem Arbeitselement antreibbares Übertragungselement aufweist.
Bei derartigen Stellantrieben, wie sie beispielsweise aus der DE 197 05 721 A1 bekannt sind, besitzt das thermostatische Arbeitselement ein im wesentlichen zylindrisches Gehäuse. Alle übrigen Bauteile, insbesondere das Übertragungselement und das Gerätegehäuse sind diesem Arbeitselement angepasst, d.h. sie besitzen eine ebenfalls im wesentlichen zylindrische Gestalt. Wenn Zusatzbauteile, wie beispielsweise ein elektrischer Schalter o.dgl., in dem Gerätegehäuse mit untergebracht sind, so wird das Gerätegehäuse in axialer Richtung vergrößert.
Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, einen Stellantrieb der eingangs genannten Art zu schaffen, der eine möglichst kompakte Gestalt aufweiset und dennoch das Unterbringen von Zusatzbauteilen gestattet.
Diese Aufgabe wird dadurch gelöst, dass das Gehäuse eine im wesentlichen quaderförmige Gestalt aufweist und auf gegenüberliegenden Seiten neben der Führung jeweils eine Aufweitung besitzt, in welcher Zusatzbauteile unterbringbar sind.
In Ausgestaltung der Erfindung wird vorgesehen, dass das Gerätegehäuse im Bereich einer Aufweitung ein Fenster aus durchsichtigem Material besitzt, hinter welchem eine Lichtquelle angeordnet ist, die an eine Stromversorgung für den elektrischen Widerstand angeschlossen ist.
Das Fenster befindet sich an einer gut sichtbaren Stelle. Die Lichtquelle wird dann eingeschaltet, wenn der elektrische Heizwiderstand bestromt ist, so dass sofort der Arbeitszustand des Stellantriebs erkennbar ist.
In weiterer Ausgestaltung der Erfindung wird vorgesehen, dass das Gerätegehäuse im Bereich einer Aufweitung mit einem durchsichtigen Fenster versehen ist, hinter welchem ein Ansatz des Übertragungselementes vorbeiläuft, der in einer der Positionen des Übertragungselementes sich hinter dem Fenster befindet und in der anderen Position des Übertragungselementes zu dem Fenster versetzt ist. Die Funktion des Stellantriebs lässt sich somit zusätzlich an der Position des Übertragungselementes feststellen, die durch das Fenster hindurch erkennbar ist.
Vorteilhaft wird vorgesehen, dass das Fenster, hinter welchem die Lichtquelle angeordnet ist, und dass Fenster, hinter welchem der Ansatz des Übertragungselementes vorbeiläuft, auf der gleichen Seite des Gerätegehäuses und vorzugsweise in einer rinnenförmigen Vertiefung angeordnet sind. Damit wird sichergestellt, dass beide Funktionsanzeigen gleichzeitig und von der gleichen Stelle aus sichtbar sind.
In weiterer Ausgestaltung der Erfindung wird vorgesehen, dass zur Stromversorgung der Lichtquelle und des elektrischen Widerstandes elektrische Leiter in das Gehäuseunterteil eingeformt sind. Damit ergibt sich insbesondere auch zu dem elektrischen Widerstand eine Stromzuleitung, die nicht durch Aussparungen von beweglichen Bauteilen hindurchgeführt werden muss, so dass die Gefahr eines Beschädigens während des Betriebes verringert ist.
In vorteilhafter Ausgestaltung der Erfindung wird vorgesehen, dass das Gehäuseunterteil eine die Führung mit Abstand schalenförmig umgebende Wand aufweist, die einen umlaufenden Rand bildet, an den ein
umlaufender Rand des Gehäuseoberteils anschließt. Dadurch lässt sich eine klar aufgeteilte, funktioneile Konstruktion verwirklichen.
In Ausgestaltung der Erfindung wird vorgesehen, dass ein elektrisches Versorgungskabel im Bereich einer Aufweitung die Wand des Gehäuseunterteils durchdringt und im Bereich dieser Aufweitung mit den in das Gehäuseunterteil eingeformten, elektrischen Leitern verbunden ist.
In weiterer Ausgestaltung der Erfindung wird vorgesehen, dass das Gerätegehäuse zwischen den Rändern des Gehäuseoberteils und des Gehäuseunterteils, zwischen der Führung und dem Übertragungselement und zwischen der schalenförmigen Wand und dem Versorgungskabel gegen ein Eindringen von Flüssigkeit abgedichtet ist. Aufgrund dieser Gestaltung ist es zulässig, das Stellglied auch "hängend" anzuordnen, d.h. unterhalb eines von dem Stellglied zu betätigenden Ventils, da auch eventuell aus dem Ventil austretende Flüssigkeit nicht in das Gerätegehäuse eindringen kann.
In weiterer Ausgestaltung der Erfindung wird vorgesehen, dass der Stellantrieb unter weitgehender Verwendung der identischen Bauteile so ausgebildet werden kann, dass entweder bei Einschalten der Bestro- mung eine Stellbewegung zu dem zu verstellenden Teil hin oder eine Stellbewegung von dem zu verstellenden Teil hinweg ausgeführt wird. Um ein Stellantrieb zu schaffen, der bei Einschalten der Bestromung eine Stellbewegung von dem zu verstellenden Element hinweg ausführt, wird vorgesehen, dass das Übertragungselement, das aus zwei Teilen zusammengefügt ist, die das Abstützelement und das Arbeitselement zwischen sich aufnehmen, mittels einer Rückstellfeder, die zwischen dem Gehäuseoberteil und dem Übertragungselement angeordnet ist, in Richtung zu dem zu verstellenden Element belastet ist.
Wenn gemäß einer Abwandlung vorgesehen wird, dass das Abstützelement und das thermostatische Arbeitselement zwischen dem aus zwei Teilen zusammengefügten Übertragungselement und dem Gehäuseoberteil angeordnet sind und eine Rückstellfeder zwischen dem Übertragungselement und dem Gehäuse vorgesehen ist, so ergibt sich ein Stellantrieb mit im wesentlichen den gleichen Bauteilen, der bei Bestro- mung eine Stellbewegung zu dem zu verstellenden Teil hin ausführt.
Weitere Merkmale und Vorteile der Erfindung ergeben sich aus der nachfolgenden Beschreibung der in den Zeichnungen dargestellten Ausführungsformen und den Unteransprüchen.
Fig. 1 zeigt einen Axialschnitt durch einen erfindungsgemäßen Stellantrieb, dessen Betätigungselement bei Einschalten der Bestromung eine Stellbewegung von einem zu betätigenden Element hinweg ausführt,
Fig. 2 eine Explosionsdarstellung des Stellantriebs nach Fig. 1 ,
Fig. 3 einen axialen Schnitt durch einen im wesentlichen aus den gleichen Bauelementen ausgeführten Stellantrieb, der bei Einschalten der Bestromung eine Stellbewegung zu einem zu verstellenden Element hin ausführt und
Fig. 4 eine Explosionsdarstellung des Stellantriebs nach Fig.3.
Der in Fig. 1 und 2 dargestellte Stellantrieb enthält ein thermostatisches Arbeitselement 10, das ein metallisches Gehäuse 11 aufweist, in welchem ein sein Volumen temperaturabhängig ändernder Dehnstoff angeordnet ist, insbesondere eine Wachsmischung. Wenn dieser Dehnstoff temperaturabhängig sein Volumen ausdehnt, so treibt er einen Arbeitskolben 12 aus dem Gehäuse 11 heraus, dessen Bewegung als Stellbe-
wegung ausgenutzt wird. An dem Boden des Gehäuses 11 des thermostatischen Arbeitselementes 10 ist ein elektrischer Heizwiderstand 13 angeordnet, vorzugsweise ein plattenförmiges Heizleiterbauteil, das angeklebt ist. Wenn dieser elektrische Widerstand bestromt wird, so heizt er das thermostatische Arbeitselement 10 auf, so dass der Kolben 12 aus dem Gehäuse 11 ausgefahren wird.
Das thermostatische Arbeitselement 10 ist in einem Gerätegehäuse untergebracht, das aus einem Gehäuseunterteil 14 und einem Gehäuseoberteil 15 gebildet ist. Das Gehäuseunterteil 14 besitzt im Innern des Gerätegehäuses eine zylindrische Führung 16, an die nach außen ein geschlitzter Kragen 17 anschließt, der mit Rastvorsprüngen zur Aufnahme eines Ringbundes einer Überwurfmutter 18 versehen ist. Der Kragen 17 ist auf einen Stutzen eines Ventils 19 aufsetzbar. Der Stutzen ist mit einem Außengewinde versehen, auf das die Überwurfmutter 18 aufgeschraubt wird.
Aus dem Stutzen des Ventils 19 ragt ein Ventilstößel 20 heraus, dem ein Übertragungsglied zugeordnet ist, das mit einem kolbenartigen Ansatz 24 in der Führung 16 geführt ist. Das Übertragungsglied besteht aus einem den kolbenförmigen Ansatz 24 aufweisenden Teil 21 und einem mit diesem verrasteten Teil 22. Der kolbenartige Ansatz 24 ist mit einer Ringnut versehen, in welche ein Dichtungsring 23 eingesetzt ist. Das Gehäuseunterteil 14 ist somit gegenüber dem Ventil flüssigkeitsdicht abgedichtet.
Das Gehäuseunterteil 14 ist anschließend an die Führung 16 mit weiter nach innen ragenden Stegen 25 verlängert. Bei dem Ausführungsbeispiel sind drei im gleichmäßigem Abstand angeordnete Stege 25 vorgesehen. Auf den Stirnenden der Stege 25 stützen sich nach außen abgewinkelte Enden von ebenfalls drei Stegen 26 eines Abstützelementes 27 ab. Die drei Stege 27, die durch einen Boden verbunden sind, bilden ei-
ne Aufnahme für das thermostatische Arbeitselement 10 und den elektrischen Widerstand 13.
Der Kolben 12 des thermostatischen Arbeitselementes 10 ist dem Teil 22 des Übertragungselementes zugewandt, der einen Boden aufweist, von welchem drei Stege 28 abragen, die mit Rastnasen 29 verrastet sind, die sich an Stegen 30 befinden, die von dem kolbenartigen Teil 24 des Teils 21 des Übertragungselementes in axialer Richtung abragen.
Das zum Innern des Gerätegehäuses gerichtete Ende des kolbenartigen Ansatzes 24 des Teils 21 ist auf der Außenseite mit einem Ringbund 32 versehen, auf welchem eine vorgespannte Rückstellfeder 33 abgestützt ist, deren anderes Ende an der Innenseite des deckelartigen Gehäuseoberteils 15 anliegt.
Das Gehäuseunterteil 14 ist mit einer die Führung 16 mit Abstand umgebenden schalenförmigen Wand 34 versehen, die etwa in Höhe des inneren Endes der Führung 16 mit einem umlaufenden Rand endet. An diesem Rand ist das deckelartige Gehäuseoberteil 15 mittels ebenfalls eines umlaufenden Randes befestigt. Die Ränder der Wand 34 des Gehäuseunterteils 14 und des Oberteils 15 sind mittels einer Rastverbindung verbunden. Der Rand der Wand 34 ist mit einer umlaufenden Nut versehen, in die ein Dichtungsring 35 eingelegt ist, der den Innenraum des Gerätegehäuses nach außen abdichtet.
Wie insbesondere aus Fig. 2 zu ersehen ist, hat der umlaufende Rand der schalenförmigen Wand 34 des Gehäuseunterteils in der Draufsicht eine annähernd rechteckige Kontur. Das deckelartige Gehäuseoberteil 15 hat eine entsprechende Gestalt, so dass das Gerätegehäuse eine in etwa quaderförmige Gestalt aufweist. Dadurch werden auf zwei gegenüberliegenden Seiten Aufweitungen gegenüber dem mittleren Bereich geschaffen, in welchem sich die Führung 16 das Übertragungselement
21 , 22 und die Rückstellfeder 33 befinden. Diese Aufweitungen werden dazu ausgenutzt, um Zusatzbauteile unterzubringen. Bei dem Ausführungsbeispiel ist in der in Fig. 1 rechten Aufweitung ein Schalter 36 angeordnet, der in eine Aufnahme 37 des Gehäuseunterteils 14 und in einer Aufnahme 38 des Gehäuseoberteils 15 eingesteckt ist. In Fig. 1 und 2 sind zwei Kontaktfahnen 39, 40 dieses Schalters 36 zu sehen. Auf der nicht sichtbaren Rückseite befindet sich ein Schaltelement. Diesem Schaltelement ist ein nockenartiger Betätigungsansatz 41 zugeordnet, der an dem Teil 21 des Übertragungselementes angebracht ist. Der nockenartige Ansatz 41 ist an den umlaufenden Ringbund 32 des Teils 21 angeformt, so dass er die Rückstellfeder 33 umgreift.
Im Bereich der gegenüberliegenden Aufweitung ist die Seitenwand des deckelartigen Oberteils 15 mit einer rillenartigen Vertiefung 43 versehen, die sich bis in den Bereich der Oberseite zieht. Im Bereich der Seitenwand sind zwei übereinander angeordnete Fenster 44, 45 vorgesehen, die mittels eines gemeinsamen Fenstereinsatzes 46 aus durchsichtigem Material verschlossen sind. Innen hinter dem Fenster 44 befindet sich ein balkenartiger Ansatz 47, der über Arme an den Ringbund 32 des Teils 21 des Übertragungselementes angeformt ist. Die Arme umgreifen die Rückstellfeder 33 auf der Außenseite. In der dargestellten, stromlosen Stellung ist der Balken 47 versetzt zu dem Fenster 44, so dass er nicht sichtbar ist. In der bestromten Stellung, die später noch beschrieben werden wird, befindet sich der balkenförmige Ansatz 47 im Bereich des Fensters 44 und ist mithin sichtbar. Um eine gute Sichtbarkeit zu erhalten, ist bei dem Ausführungsbeispiel nach Fig. 1 und 2 das Teil 21 des Übertragungselementes aus einem farbigen Kunststoff hergestellt, insbesondere aus einem rot eingefärbten Kunststoff.
Hinter dem zweiten Fenster 45 befindet sich eine Lichtquelle 48, insbesondere eine Leuchtdiode, die auf einer Platine 49 angeordnet ist. Die Platine ist mit Kontakten 54 versehen, mit welchen sie in Anschlüsse 50
des Gehäuseunterteils 14 eingesetzt ist. Die Kontakte 54 der Platine 49 der Leuchtdiode 48 liegen in der Stromversorgung zu dem Heizwiderstand 13, so dass sie mit Strom versorgt werden, wenn der Heizwiderstand 13 bestromt wird. An der Leuchtdiode 48 ist somit zu erkennen, ob eine Bestromung des Widerstandes erfolgt oder nicht.
Die Stromversorgung erfolgt über ein Versorgungskabel 51 , das durch die schalenförmige Wand 34 hindurchgeführt ist. Die Wand 34 ist gegenüber dem Versorgungskabel 51 abgedichtet. Das kann insbesondere dadurch bewirkt werden, dass das Versorgungskabel 51 in die Spritzgießform eingelegt wird, in welcher das Unterteil 14 gespritzt wird. In das Unterteil sind in nicht näher dargestellter Weise elektrische Leiter eingeformt, die zu den als Halter dienenden Anschlüssen 50 führen. Des weiteren verlaufen die elektrischen Leiter durch zwei der Stege 25 des Gehäuseunterteils 14 und ragen mit ihren Enden 52, 53 aus den Stirnenden dieser Stege 25 heraus. An diese schließen Kontaktelemente 57, 58 (Fig. 2) an, die auf diese Enden 52, 53 aufgesteckt werden. Das Kontaktelement 57 verläuft zunächst auf der Außenseite des Abstützelementes 27 und dann nach innen zu dem elektrischen Widerstand 13. Das Kontaktelement 58 verläuft entlang der Oberseite des Abstützelementes 27 zu dem Gehäuse 11 des thermostatischen Arbeitselementes 10. Die Leitungen des Versorgungskabels 51 werden in nicht näher dargestellter Weise, bevorzugt mit Krimpanschlüssen, mit den innerhalb des Unterteils verlegten elektrischen Leitern verbunden. Wenn der Schalter 36 benötigt wird, so wird ein mehradriges Versorgungskabel vorgesehen, von welchem dann Leitungen zu den Kontakten 39, 40 des Schalters 60 geführt sind.
Wenn bei der Ausführungsform nach Fig. 1 und 2 über das Versorgungskabel 51 Strom dem elektrischen Widerstand 13 zugeführt wird, so wird das thermostatische Arbeitselement 10 beheizt. In diesem Zustand ist auch die Lichtquelle 48 mit Strom versorgt, so dass dieser Zustand
durch das Fenster 45 hindurch erkannt werden kann. Wenn das thermostatische Arbeitselement 10 so weit aufgeheizt ist, dass sich der Dehnstoff ausdehnt und der Kolben 12 aus dem Gehäuse 1 1 ausfährt, so wird das Teil 22 des Übertragungselementes mitgenommen, das seinerseits das Teil 21 mitnimmt und eine Nachfolgebewegung des Ventilstößels 20 erlaubt. Der in nicht näher dargestellter Weise mit einer Ventilfeder belastete Ventilstößel 20 kann dann dem Übertragungselement 21 , 22 folgen und das Ventil öffnen. Der balkenförmig Ansatz 47 bewegt sich in den Bereich des Fensters 44, so dass dann die Öffnungsposition des Übertragungselementes erkannt werden kann. Wenn die Stromversorgung unterbrochen wird, so ist das sofort an der Lichtquelle 48 durch das Fenster 45 beobachtbar. Wenn der Dehnstoff abkühlt, drückt die Rückstellfeder 33 mittels des Übertragungselementes 21 , 22 den Kolben 12 des Arbeitselementes 10 in dessen Gehäuse 11 zurück und auch den Ventilstößel 20 in das Ventil. Wenn der Ansatz 47 dann nicht durch das Fenster 44 zu sehen ist, so ist das Ventil geschlossen.
Der in Fig. 3 und 4 dargestellte Stellantrieb unterscheidet sich von der Ausführungsform nach Fig. 1 und 2 vor allem durch die Funktion, nämlich dadurch, dass bei Einschalten der Bestromung das Übertragungselement eine Bewegung hin zu dem zu betätigenden Element ausführt, d.h. zu dem Ventilstößel 20. Um diese anderer Funktion zu erhalten, können bis auf drei Ausnahmen die bereits anhand von Fig. 1 und 2 dargestellten und beschriebenen Bauelemente verwendet werden, die mit den gleichen Bezugszeichen versehen sind. Die Beschreibung der gleichen Bauelemente wird auch bezüglich ihrer Funktion nicht wiederholt. Es wird auf die Beschreibung zu Fig. 1 und 2 verwiesen. Das Übertragungselement besteht aus dem Teil 21 und einem von Fig. 1 abweichenden Teil 22a. Das Teil 22a ist so ausgebildet, dass es das thermostatische Arbeitselement 10 und das zugehörige Abstützelement 27 aufnehmen kann, nachdem diese um 180° gedreht worden sind. Das thermostatische Arbeitselement 10 ist so angeordnet, dass es mit sei-
nem Kolben zu dem Ventilstößel 20 gerichtet ist. Der Boden des Abstützelementes 27 ist gegen die Innenseite des deckelartigen Gehäuseoberteils 15 abgestützt. Die nach außen abgewinkelten Teile der Stege 26 sind auf den Stirnflächen der Stege 25 des Gehäuseunterteils 14 abgestützt. Das Teil 22a besitzt in seinem mittleren Bereich eine taschenartige Vertiefung, die mittels axialer Stege einen Boden 60 hält, gegen welchen der Kolben des thermostatischen Arbeitselementes 10 gerichtet ist. Die Stege 30 des Teils 21 sind in Aussparungen 61 von Stegen 62 des Teils 22a eingerastet. Die Aussparungen 61 erstrecken sich in axialer Richtung, so dass in axialer Richtung eine Relativbewegung zwischen den Teilen 21 und 22a möglich ist. Zwischen dem Ringbund 32 des Teils 21 und einem Ringbund 63 des Teils 22a ist eine Übertragungsfeder 64 angeordnet, die vorgespannt ist. Zwischen dem Ringbund 32 und dem Gehäuseunterteil 14 ist eine Rückstellfeder 65 angeordnet. Auf diese Weise wird einer Übertemperatur Rechnung getragen, nachdem das Teil 21 bereits seine Endposition erreicht hat. Das Teil 22a wird dann relativ zu dem Teil 21 weiterbewegt. Die Ü bertrag ungsfeder ist auf eine höhere Kraft vorgespannt, als es die Rückstellfeder ist.
Wenn bei der Ausführungsform nach Fig. 3 und 4 eine Stromzufuhr erfolgt, so heizt der elektrische Widerstand 13 das thermostatische Arbeitselement 10 auf. Die Lichtquelle 48 leuchtet auf, die über das Fenster 45 zu sehen ist. Wenn der Dehnstoff sich ausdehnt und der Kolben ausgefahren wird, so bewegt er das Übertragungselement 21 , 22a in Richtung zu dem Ventilstößel und drückt den Ventilstößel gegen die Wirkung einer nicht dargestellten Feder zum Öffnen des Ventils in das Ventil 19 hinein. Der zunächst durch das Fenster 44 hindurch sichtbare balkenförmige Ansatz 47 wird dann aus dem Bereich des Fensters 44 herausbewegt.