DE1476679A1 - Heat-dependent servomotor, containing a temperature-sensitive working element with displaceable pistons - Google Patents

Description

Närmeabhängiger Otellmotor, ein temperaturempfindliches Arbeitselement mit verschiebbaren Kolben enthaltene:" Die Erfindung betrifft einen wärmeabhängigen Stellmotor, ein temperaturempfindliches Arbeitselement mit verschiebbaren Kolben enthaltend und mit Heizmitteln, Es besteht oft das Bedürfnis, Hubbewegungen mit teilweise erheblichen Kräften in Abhängigkeit eines von einer beliebigen physikalischen Größe abgeleiteten Signals durchzuführen. Zu diesem Zweck ist bereits eine elektrothermisch betätigte, stetig arbeitende Verstelleinrichtung bekannt, bei der ein elektrisch beheizter elastischer,Ausdehnungskdrper eine Flüssigkeit enthält, deren Dampfdruck durch die elektrische Heizung derart gesteuert wird, dass sich bei steigender Heizleistung der Ausdehnungskörper entgegen der Wirkung einer Rückstellfeder dehnt, wodurch eine Verstellung eines Stellgliedes bewirkt wird.Heat-dependent Otell motor, a temperature-sensitive working element with sliding piston included: "The invention relates to a heat-dependent Servomotor, a temperature-sensitive working element with sliding pistons containing and with heating means, there is often a need to use lifting movements sometimes considerable forces depending on any physical Size derived signal. For this purpose one is already electrothermal actuated, continuously working adjusting device known in which an electrically heated elastic, expansion body contains a liquid whose vapor pressure is controlled by the electric heater in such a way that with increasing heating power the expansion body expands against the action of a return spring, whereby a Adjustment of an actuator is effected.

Es sind; ferner elektrisch betätigte Ventile bekannt, mit einem in eitlem einseitig durch eine Membran abgeschlossenen Raum befindliehen Nassdampfmeum, welches in einem vorgegebenen Temperaturbereich im ritassdampfzustand verharrt und durch einen elektrischen Heizkörper erwärmt wird, wobei die :Membran auf ein unter Federdruck stehendes bewegliches Verschlußteil einwirkt. Mit diesem Verschlussteil ist ein Kolben verbunden, dessen Durchmesser kleiner ist als der Durchmesser der Membran und der Raum zwischen Kolben und Membran ist mit einer Druckübertragungsflüssigkeit gefüllt. Bei diesen bekannten Einrichtungen wird somit die Ausdehnung einer Flüssigkeit in Abhängigkeit von der durch eine Heizeinrichtung erzeugten Wärme zu Verstellbewegungen lausgenützt. Diese bekannten Einrichtungen weisen den Mangel auf, dass die Membranen in der Regel nur einen.sehr geringen Hub aushalten, sodass die Steuerbewegung nur klein ist. Auch bei Faltenbälgen lässt sich nur ein begrenzter Hub erzielen. Hinzu kommt eine starke und schnelle Abnützung infolge Materialermüdungen. Zur Überwindung dieser Nachteile ist es bekannt, in einem durch einen Antriebskolben abgeschlossenen Raum ein elektrisch beheizbares Medium vorzusehen, welches ein fester Stoff mit einem oberhalb der Umgebungstemperatur liegenden Schmelzpunkt ist.There are; also known electrically operated valves, with an in wet steam room located in a space closed on one side by a membrane, which remains in the steam state in a given temperature range and is heated by an electric heater, the: membrane on a below Spring pressure standing movable closure part acts. With this Closure part is connected to a piston, the diameter of which is smaller than that Diameter of the diaphragm and the space between piston and diaphragm is with a pressure transmission fluid filled. In these known devices, the expansion of a liquid adjustment movements depending on the heat generated by a heating device loused. These known devices have the disadvantage that the membranes usually only withstand a very small stroke, so that the control movement is only is small. Even with bellows, only a limited stroke can be achieved. In addition there is strong and rapid wear and tear as a result of material fatigue. To overcome of these disadvantages, it is known in a closed by a drive piston Space to provide an electrically heatable medium, which is a solid material with a melting point above ambient temperature.

Allen diesen bekannten Einrichtungen ist der Nachteil ziz eigen, dass sie zwar bei einer bestimmten unteren Grenztemperatur wirksam werden, jedoch keinerlei Möglichkeiten aufweisen, oberhalb zu dieser Grenztemperatur auf ihre Arbeitsweise Einflussnehmen. Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, einen wärmeabhängigen Stellmotor der eingangs erläuterten Art zu schaffen, bei dem auch der eine obere Grenze/durch die Heizung bewirkten Erwärmung wirksam gemacht werden kann.All these known devices have the disadvantage that, although they are effective at a certain lower limit temperature, they do not have any possibilities above to This limit temperature can influence their operation. The invention is based on the object of creating a heat-dependent servomotor of the type explained at the beginning, in which also the an upper limit / heating caused by heating effective can be made.

Diese Aufgabe wird erfindungsgemäss dadurch gelöst, dass in Abhängigkeit von der Bewegung des Kolbens betätigte Schaltmittel für die7Heizung vorgesehen werden. Dadurch ist es möglich, bei Erreichen einer bestimmten Temperatur, die sich aus dem Prinzip des Stellmotors heraus in einer Schubbewegung des Kolbens bemerkbar macht, die Heizung abzuschalten. Geht der Kolben bei einer Abküh- lung des Arbeitsmediums wieder zurü=ck, .wird die Heizung wiedier 3n Betrieb gesetzt. Dadurch ist es möögli.ch, bei genau definer=ten Temperaturen die Hubbewegung des Kolbens anzuhalten.According to the invention, this object is achieved by providing switching means for the heating that are actuated as a function of the movement of the piston. This makes it possible to switch off the heating when a certain temperature is reached, which is noticeable in a pushing movement of the piston based on the principle of the servomotor. Is of the flask at a cooling down of the working medium back PREV = ck, .If the heating operation set wiedier 3n. This makes it possible.ch to stop the stroke movement of the piston at precisely defined temperatures.

Wird nach einer Weiterbildung der Erfindung die 'Heizung mittels eines in Abhängigkeit von einer an sich beliebigen physkalitchen Größe gesteuerten Stromes in einem da Arbeitselement umgebenden Heizkörper durchgeführt, dann lässt .sieh für die zugrundeliggende ursprüngliche physikalische Größe ,ein oberer Grenzwert finden, bei dessen Erreichung, der durch die Umsetzung in elektrische Wärme auf das Arbeitselement wirkt, die Bewegung des Stellmotors bzw.. dessen Arbeitsleistung begrenzt wird. Ansieh kann die Erwärmung des Arbeitsmediums auf beliebige Weise durchgeführt werden, Z.13.-durch Heißluft, durch warme Flüssigkeiten; Dampf oder dergl. Besonders vorteilhaft ist es jedoch, wie nach einer Weiterbildung der Erfindung vorgeschlagen wird, einen gesteuerten Strom in einem Heizkörper oder einer Heizspirale wirksam werden zu lassen.If, according to a development of the invention, the 'heating by means of a depending on a current controlled by any physical variable carried out in a radiator surrounding the work element, then let .sieh for the underlying original physical quantity, an upper limit value find, when it is achieved, by converting it into electrical heat the working element acts, the movement of the servomotor or its work performance is limited. The working medium can be heated in any way be carried out, Z.13.-by hot air, by warm liquids; Steam or The like. However, it is particularly advantageous, as in a further development of the invention it is proposed a controlled current in a radiator or a heating coil to take effect.

Gemäss einer besonders vorteilhaften Weiterbildung der Erfindung ist das Schaltmittel für die Heizung längs des Kolbenverschubwege verstellbar angeordnet. Dadurch wird erreicht, dass die temperaturabhängige obere Grenze der Verschubbewegung beliebig einstellbar ist. Die Einstellung kann dabei von Hand vorgenommen oder durch einen von einer anderen physikalischen Größe abhängigen Antrieb erfolgen. .According to a particularly advantageous development of the invention the switching means for the heater are arranged to be adjustable along the piston displacement path. This ensures that the temperature-dependent upper limit of the displacement movement can be set at will. The setting can be done by hand or by a drive dependent on another physical quantity take place. .

Gemäss einem weiteren: Merkmal der Erfindung wird auf einer Einstellspindel ein Mikroschalter angeordnet, der durch ein mit dem Kolben verbundenes Kontaktclemeat«betätigbar ist: Um einen Überweg des Kolbens zu kompensieren, der durch die ' Wärmeträgheit des ;3tellmotors hervorgerufen werden könnte, ist es zweckmässig, für den Mikroschalter eine Tragplatte vörzusehen, die auf' der Einstellspindel gegen eine Federwirkung verschiebbar ist. Dadurch wird erreicht, dass bei einer evtl. Weiterbewegung des Kolbens nach Abschaltung der Heizung die Trageinrichtung für den Mikroschalter noch in Kolbenbewegungsrichtung mitgenommen wird, ohne dass dadurch der Ausschaltpunkt verändert wird. Bei Rücklauf' des Kolbens wird der Mikroschalter durch die Federwirkung auf der Einstellspindel wieder in seine frei wählbare Grundstellung zurückgeführt.According to another: The feature of the invention is based on an adjustment spindle a microswitch is arranged which can be actuated by a contact clemeat connected to the piston is: To compensate for an over travel of the piston caused by the '' Thermal inertia of the; 3tellmotor could be caused, it is advisable to Provide a support plate for the microswitch, which on 'the adjustment spindle against a spring action is displaceable. This ensures that in the event of a possible Further movement of the piston after switching off the heating, the support device for the microswitch is still taken along in the direction of piston movement without this the switch-off point is changed. When the piston returns, the microswitch is activated back to its freely selectable basic position due to the spring action on the setting spindle returned.

Besonders vorteilhaft ist es, nach einer Weiterbildung der Erfindung, alle Teile des Stellmotors in einem gemeinsamen Gehäuse unterzubringen, das mit Durchtrittsöffnungen für den Kolben, für die Betätigungswelle der Einstellspindel und dme elektrischen Leitungen versehen ist.It is particularly advantageous, according to a further development of the invention, to accommodate all parts of the servomotor in a common housing with Passages for the piston, for the actuating shaft of the setting spindle and the electrical wiring is provided.

Weitere Merkmale und Vorteile der Erfindung werden anhand der Zeichnung näher erläutert, die schematisch ein Ausführungsbeispiel darstellt.Further features and advantages of the invention will become apparent with reference to the drawing explained in more detail, which schematically represents an embodiment.

Bei dem dargestellten Ausführungsbeispiel wird ein mit einem bei Erwärmung sich ausdehnenden Medium gefülltes Arbeitselement 1 mit Hilfe eines äusserlich angebrachten Elektroheizkörpers 2 beheizt. Das Arbeitselement 1 stützt sich in einer isolierten Halterung 3 über eine Rückstellfeder 4 gegen einen Befestigungsflansch 5 ab. Der Heizkörper 2, der das Arbeitselement 1 umschliesst, heizt dieses solange auf, bis der-Schmelzpunkt des Arbeitsmediums erreicht ist und durch die Ausdehnung des Arbeitsmediums wird ein Kolben des Arbeitselementes aus aiesem neraüsbewe:@t. .äu.L diesem Kolben ist eine Abstützhülse 'l angebracht, in der ein 5olzen 8 befestigt ist. Um den Bolzen 8 auf ein---:n einstellbaren Hub zu halten, wird der -ieizstrom für den Heizkörper 2 üurch einen ..ikroschaluer 9 dadurch unterbrochen, da,.-' eine auf der Abst-ütznulse `;' angebrachte isolierte iiontaktplatte 1ü ei:ien Federhebel 11 des ii'liroschalters betätigt und dessen Ausschalten b3wirkto Uer :,::L@@raacnälter 9 ist auf ein=er °L'ragilatus 12 uefestigt, die aurcii eine FührurigsGCase 13 parallel zur Kolbe_i:be@-re run2-srichtung ,Teführt wird und besaielsweise über eine :2i:ästellvorrichtung 14 :::i t tels einer auf einer Einstellspindel 17 peführterl 15 in eine jeweils dem -ewünschten Hub entsprecnende 5-tellun@ gebracht werden Kann Die Tragplatte 12 .kann ferner auf uer Stellmut jer 15 -.egen die 'tir- r eng einer Feder 1 6 verschoben werden: Die z;:vor erläuterte Anord- nung hat den ;weck, den Mikroschalter a gegeit zu gro3en überweg und. dcxaurch m-liehe :,Beschädigung zu schützen. Bei Bewegung des Kolbens 6 in Hubrichtung wird der Mikroschalter über die Kontaktplatte 10, die mit der Abstützhülse 7 verbunden ist, betätigt. 'lach Überwinden des Scialtweges läift ein Bund 18 der Abstützhülse 7 gegen den Halte- winket 12 an und schiebt diesen auf der Stellmutter 15 gegen die Druckfeder 16 in Hubrichtung weiter. Der Federhebel 11 des Mikro- schalters 9 bleibt daduxcb in seiner nach dein Umspringen des Kontak- tes aiqeno=enen Schaltstellung. Der Kolben 6 des mittels äusserlich angebrachten Elektroheizkörper 2 beheizten Arbeitselementes tritt somit nach Zrre°@.chen einer erforder- liehen Teiaperarut@ aus dem Arbei.tselezent aus und schaltet, nach Er-.. reichen des voreinstellbaren Hubs den Heizstrom ab. Durch die eintretende Abkühlung läuft dann der Kolben b wieder zurück und schaltet die Heizung wieder zu. Während dieses Zu- und Abschaltens (Spieldauer) kann sich der eingestellte Kolbenhub um einen gewissen Betrag verändern, der weitgehend vom Umspringweg des Schalters abhängig ist und sich in der Größenordnung ± 0,5 mm bewegt. Die zuvor beschriebene Anordnung ist zweckmässig in einem Gehäuse 19 untergebracht, das eine Öffnung 2o für den Bolzen 8, eine Stopfbuchsverschraubüng 21 in einem Deckel 22 für die elektrischen Leitungen und eine Öffnung 23 für die Verstellspindel-17 aufweist.In the illustrated embodiment, a working element 1 filled with a medium that expands when heated is heated with the aid of an externally attached electric heater 2. The working element 1 is supported in an insulated holder 3 via a return spring 4 against a fastening flange 5. The heating element 2, which surrounds the working element 1, heats it until the melting point of the working medium is reached and the expansion of the working medium becomes a piston of the work element from aiesem neraüsbewe: @t. .äu.L this piston is fitted with a support sleeve in which a 5 bolt 8 is attached. To set the bolt 8 to a ---: n adjustable To keep stroke, the -ieizstrom for the radiator 2 is ü by a ..ikroschaluer 9 interrupted because, .- 'one on the Abst-ütznulse `; ' Attached insulated ion contact plate 1ü ei: ien spring lever 11 of the ii'liroschwitch actuated and its deactivation b3acto Uer:, :: L @@ raacnält he 9 is fastened to a = er ° L'ragilatus 12, the aurcii a FührurigsGCase 13 parallel to the Kolbe_i: be @ -re run2-srichtung , Is guided and, for example, via a: 2i: adjusting device 14 ::: By means of a guide on an adjusting spindle 17 15 in brought a 5-tellun @ corresponding to the desired stroke can be The support plate 12. Can also on uer stiffness jer 15 -. against the 'tir- r closely a spring 1 6 are shifted: The z;: before explained arrangement tion has the; wake up, the microswitch a counter to large over and over. dcxaurch m-borrowed: to protect against damage. When the piston moves 6 in the stroke direction, the microswitch is activated via the contact plate 10, which is connected to the support sleeve 7 is actuated. 'laugh overcoming of the Scialtweg runs a collar 18 of the support sleeve 7 against the retaining beckons 12 and pushes it on the adjusting nut 15 against the Compression spring 16 continues in the stroke direction. The spring lever 11 of the micro switch 9 remains in its daduxcb after you switch the contact tes aiqeno = enen switch position. The piston 6 of the externally attached electric heater 2 heated working element thus occurs after Zrre ° @ .chen a required borrowed Teiaperarut @ from work.tselezent and switched, after Er- .. reach the presettable stroke from the heating current. As a result of the cooling that occurs, piston b then runs back again and switches the heating on again. During this switching on and off (cycle time) the set piston stroke can change by a certain amount, which is largely dependent on the jump path of the switch and is in the order of magnitude of ± 0.5 mm. The arrangement described above is expediently accommodated in a housing 19 which has an opening 2o for the bolt 8, a stuffing box screw 21 in a cover 22 for the electrical lines and an opening 23 for the adjusting spindle 17.

Der erfindungsgemässe wärmeabhängige Stellmotor ist besonders dort vorteilhaft, wo eine Hubbewegung Imit relativ großem Kraftaufwand erforderlich ist. Je nach Bedarf können die verschiedenen Zusammenhänge zwischen Hubweg und Kraftwirkung eingestellt werden. So können beispielsweise kleinen Hüben kleine Kräfte und großen Hüben große Kräfte zugeordnet werden. Ausserdem ist der Hub von 0 bis zum Maximalhub stufenlos einstellbar. Bedingt durch die Rückstellfeder ist das Arbeitsvermögen im unteren Hubbereich größer als im oberen.The heat-dependent servomotor according to the invention is particularly there advantageous where a lifting movement Imit requires a relatively large amount of force. Depending on requirements, the various relationships between the stroke and the force effect can be set. For example, small strokes can be small forces and large Great forces can be assigned to strokes. In addition, the stroke is from 0 to the maximum stroke infinitely adjustable. The work capacity is determined by the return spring larger in the lower stroke range than in the upper.

Die Erfindung ist nicht auf das dargestellte und beschriebene Ausführungsbeispiel beschränkt` So ist es beispielsweise ohne weiteres möglich, anstelle des: Handstellgriffes 14 einen Motorantrieb für die Verstellung der Spindelmutter 15 vorzusehen. Ferner kann anstelle einer Heizspirale auch eine unterteilte Spirale oder mehrere Heizspiralen vorgesehen werden,'denen jeweils ein für sich einstellbarer Mikroschalter zugeordnet wird. Dadurch lässt sich in Abhängigkeit von vorbestimmbaren Temperaturen eine Folge von Schaltvorgängen und Hubbewegungen durchführen.The invention is not limited to the illustrated and described embodiment For example, it is easily possible instead of using the handle 14 to provide a motor drive for adjusting the spindle nut 15. Further Instead of a heating coil, a subdivided coil or several heating coils can also be used are provided, 'each of which is assigned an adjustable microswitch will. This allows you to become dependent of predeterminable temperatures perform a sequence of switching operations and lifting movements.

Die Erfindung umfasst auch sämtliche vorteilhaften Teil- und Unterkombinationen der beschriebenen und/oder dargestellten Merkmale.The invention also includes all advantageous partial and sub-combinations the features described and / or shown.

Claims (6)

Ansprüche Wärmeabhängiger Stellmotor, ein temperaturempfindliches Arbeitselement mit verschiebbarem Kolben enthaltend und mit Heizmittel, gekennzeichnet durch in Abhängigkeit von der Bewegung des Kolbens betätigte Schaltmittel für die Heizung. Claims A heat-dependent servomotor, containing a temperature-sensitive working element with a displaceable piston and with heating means, characterized by switching means for the heating that are actuated as a function of the movement of the piston. 2. Stellmotor nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Heizung mittels eines in Abhängigkeit von einer an sich beliebigen physikalischen Größe gesteuerten Stromes in einem das Arbeitselement umgebenden Heizkörper erfolgt, 2. Servomotor according to claim 1, characterized in that the heater by means of a depending on any physical quantity controlled current takes place in a radiator surrounding the working element, 3. Stellmotor nach Anspruch 1 und Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, dass das Schaltmittel für die Heizung längs des KQlbenverschubweges verstellbar angeordnet ist. 3. Servomotor according to Claim 1 and Claim 2, characterized in that the switching means is arranged adjustable for heating along the KQlbenverschubweges. 4. Stellmotor nach Anspruch 3, gekennzeichnet durch einen auf diner-Einstellspindel°ängeordniten, durch ein mit dem Kolben verbundenes Kontaktelement betätigbaren, Mikroschalter. 4. servomotor according to claim 3, characterized by a diner adjustment spindle ° ängeordniten, operated by a contact element connected to the piston, microswitch. 5.Stellmotor nach Anspruch 4, gekennzeichnet durch eine auf der Einstellspindel gegen eine Federwirkung verschiebbare Tragplatte für den Mikroschalter. 5. Actuator according to claim 4, characterized by one on the adjusting spindle Support plate for the microswitch that can be displaced against a spring action. 6. Stellmotor nach Anspruch 1 und einem oder mehreren der folgenden, gekennzeichnet durch ein gemeinsames alle Teile umschliessendes Gehäuse mit Durchtritt:söffnungen für den Kolben, die Betätigungswelle der Einstellspindel und die elektrischen Leitungen.6. Servomotor according to claim 1 and one or more of the following, characterized by one common housing enclosing all parts with passage: openings for the Pistons, the actuating shaft of the setting spindle and the electrical cables.