DE19827886A1 - Temperaturabhängiges Stellelement - Google Patents

Abstract

Es wird ein temperaturabhängiges Stellelement angegeben, bei welchem in einem dicht verschlossenen, stabilen Gehäuse (1) ein Dehnstoff (3) angebracht ist, dessen Volumen bei einer Temperaturerhöhung reversibel vergrößert wird. Im Gehäuse (1) ist außerdem ein sackförmiger, vom Dehnstoff (3) umschlossener Einsatz (4) aus elastisch verformbarem Material angeordnet, dessen koaxial zum Gehäuse (1) verlaufender Innenraum durch eine Öffnung im Gehäuse (1) von außen zugänglich ist. In dem Einsatz (4) ist ein länglicher Stößel (6) beweglich angebracht, der bei sich ausdehnendem Dehnstoff (3) in seiner Achsrichtung aus dem Gehäuse (1) heraus bewegbar ist und umgekehrt. Zur Erhöhung der Lebensdauer des Stellelements ist der Stößel (6) als Hülse ausgebildet, deren Boden (9) in Montageposition vom Innern des Gehäuses (1) wegweist, und im Einsatz (4) ist zentral ein vom Stößel (6) umschlossener Stab (5) angebracht, der als Gleitfläche für den Stößel (6) dient.

Description

Die Erfindung bezieht sich auf ein temperaturabhängiges Stellelement, bei welchem in einem dicht verschlossenen, stabilen Gehäuse ein Dehnstoff angebracht ist, dessen Volumen bei einer Temperaturerhöhung reversibel vergrößert wird, bei welchem im Gehäuse ein sackförmiger, vom Dehnstoff umschlossener Einsatz aus elastisch verformbarem Material angeordnet ist, dessen koaxial zum Gehäuse verlaufender Innenraum durch eine Öffnung im Gehäuse von außen zugänglich ist, und bei welchem in dem Einsatz ein länglicher Stößel beweglich angebracht ist, der bei sich ausdehnendem Dehnstoff in seiner Achsrichtung aus dem Gehäuse heraus bewegbar ist und umgekehrt (DE-AS 26 25 561).

Derartige Stellelemente werden beispielsweise bei Ventilen aller Art oder bei Lüftungsklappen eingesetzt. Der im Gehäuse vorhandene Dehnstoff vergrößert sein Volumen bei jeder Temperaturerhöhung. Dabei wird der Stößel in axialer Richtung aus dem Gehäuse herausgedrückt, so daß ein Ventil oder eine Lüftungsklappe betätigt werden kann. Bei einer Temperatursenkung wird der Stößel bei sich wieder verkleinerndem Volumen des Dehnstoffs unter der Wirkung einer externen Kraft, beispielsweise einer Feder, in das Gehäuse zurückbewegt.

Die DE-AS 26 25 561 zeigt ein Stellelement, wie es eingangs beschrieben ist. Bei sich ausdehnendem Dehnstoff wird der beispielsweise aus Gummi bestehende Einsatz in radialer Richtung zusammengedrückt, so daß der umschlossene Stößel axial nach außen bewegt wird. Der Dehnstoff wird bei diesem Stellelement im Bedarfsfall durch einen am Gehäuse angebrachten PTC-Widerstand erwärmt. Der Einsatz wird bei jeder Ausdehnung des Dehnstoffs stark verformt. Bei der jeweils bewirkten Bewegung des Stößels entstehen hohe Reibungskräfte zwischen demselben und dem Einsatz. Dadurch wird der Einsatz relativ schnell verschlissen und so beschädigt, daß er nicht mehr dicht ist. Der Dehnstoff kann dann aus seinem an sich begrenzten Raum austreten. Das Stellelement ist dadurch nicht mehr funktionsfähig.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, das eingangs geschilderte Stellelement so weiterzubilden, daß es eine wesentlich erhöhte Lebensdauer hat.

Diese Aufgabe wird gemäß der Erfindung dadurch gelöst,

• - daß der Stößel als Hülse ausgebildet ist, deren Boden in Montageposition vom Innern des Gehäuses wegweist, und
• - daß in dem Einsatz zentral ein vom Stößel umschlossener Stab angebracht ist, der als Gleitfläche für den Stößel dient.

Bei diesem Stellelement wird der elastische Einsatz, durch welchen der Stößel axial verschoben wird, vom sich ausdehnenden Dehnstoff nur relativ wenig verformt. Beim Zusammendrücken des Einsatzes durch den Dehnstoff wird die Bewegung des Einsatzes nach innen vielmehr durch den Stab begrenzt. Die auf den Stößel bzw. die Hülse einwirkende Kraft des Einsatzes ist dadurch im wesentlichen axial gerichtet. Die Reibung zwischen Einsatz und Stößel ist dadurch insgesamt vermindert. Die Lebensdauer des Einsatzes und damit die Lebensdauer des Stellelements sind wesentlich erhöht.

In einer vorteilhaften Ausgestaltung der Erfindung hat der Stab an seinem in den Einsatz hineinragenden Ende eine Verdickung, durch welche er unverrückbar im Einsatz festgelegt ist. Zwischen dem Ende des Stößels und der Verdickung bleibt eine axiale Lücke, so daß der Einsatz beim Ausdehnen des Dehnstoffs "unter" den Stößel gelangt.

In einer weiteren vorteilhaften Ausführungsform kann am bzw. im Stab ein Schmiermittelvorrat angebracht sein, durch welchen die Reibung zwischen Stößel und Stab einerseits und zwischen Stößel und Einsatz andererseits weiter vermindert werden kann.

Ein Ausführungsbeispiel der Erfindungsgegenstandes ist in den Zeichnungen dargestellt.

Es zeigen:

Fig. 1 einen Schnitt durch ein Stellelement nach der Erfindung in Ruheposition.

Fig. 2 das Stellelement nach Fig. 1 in Arbeitsposition, ebenfalls geschnitten.

Fig. 3 und 4 Einzelteile des Stellelements.

Das in Fig. 1 in seiner Ruheposition dargestellte Stellelement besteht aus einem stabilen, topfförmigen Gehäuse 1, das durch einen Deckel 2 verschlossen ist. Gehäuse 1 und Deckel 2 bestehen vorzugsweise aus Metall, beispielsweise aus Messing. Im Innern des Gehäuses 1 befinden sich ein Dehnstoff 3 und koaxial zu demselben ein sackförmiger Einsatz 4, der aus einem elastisch verformbaren Material besteht. Der Dehnstoff 3 füllt den ganzen zwischen Gehäuse 1 und Einsatz 4 bestehenden Hohlraum aus. Er dehnt sich bei Erwärmung aus, so daß sich sein Volumen vergrößert. Der Einsatz 4 ist an seinem offenen Ende durch den Deckel 2 so am Gehäuse 1 festgelegt, daß der Dehnstoff 3 hermetisch dicht eingeschlossen ist. Der Einsatz 4 kann aus einem geeigneten Kunststoff, aber auch aus Gummi bestehen.

Der Innenraum des Einsatzes 4 verläuft koaxial zum Gehäuse 1. Er ist durch eine im Deckel 2 angebrachte Öffnung von außen zugänglich. Im Innenraum des Einsatzes 4 sind koaxial zu demselben ein Stab 5 und ein als Hülse ausgeführter Stößel 6 angeordnet. Stab 5 und Stößel 6 bestehen aus stabilem Material. Das kann ein geeigneter Kunststoff, aber auch Metall sein, wie beispielsweise Stahl. Sie sind vorzugsweise zylindrisch ausgeführt. Der Innendurchmesser des Stößels 6 kann für eine spielfreie Führung genau auf den Außendurchmesser des Stößels 5 abgestimmt sein.

Der Stab 5 hat an seinem in das Gehäuse 1 bzw. in den Einsatz 4 hineinragenden Ende eine Verdickung 7. Der Stößel 6 umschließt den Stab 5, der als Gleitfläche für den in Richtung des Doppelpfeils 8 beweglichen Stößel 6 dient. Der Boden 9 des Stößels 6 weist in Montageposition vom Innern des Gehäuses 1 weg. Er kann in der Ruheposition in der gleichen Ebene wie der Deckel 2 liegen, so wie es in Fig. 1 dargestellt ist. Der Einsatz 4 liegt außen am Stößel 6 an. Der Boden 9 des Stößels 6 dient als Anlagefläche für ein Gegenlager, wie beispielsweise einen Ventilstößel. Der Boden 9 muß nicht vollständig geschlossen sein. Er kann beispielsweise eine zentrale Bohrung aufweisen.

Das im Innern des Gehäuses 1 liegende Ende des Stößels 6 ist in bevorzugter Ausführungsform außen konisch ausgeführt, sowie es aus den Fig. 1, 2 und 4 hervorgeht. Der Konus verläuft demnach derart, daß die Abmessungen des Stößels 6 zu seinem Ende hin abnehmen.

Zwischen dem Ende des Stößels 6 und der Verdickung 7 des Stabes 5 besteht in der Ruheposition des Stellelements eine umlaufende Einengung 10. Sie wird einerseits von der Verdickung 7 und vom Ende des Stößels 6 sowie andererseits vom Einsatz 4 begrenzt. Die Einengung 10 hat gemäß Fig. 1 einen dreieckigen lichten Querschnitt. Sie kann auch eine andere Form haben und sie kann auch axial länger sein, wenn der Stößel 6 kürzer ist. Das Ende des Stößels 6 muß nicht konisch verlaufen, sondern die in Richtung der Verdickung 7 weisende Stirnfläche kann auch in einer Ebene liegen. Die Einengung 10 stellt eine axiale Lücke dar, die so groß sein muß, daß der Einsatz 4 beim Ausdehnen des Dehnstoffs 3 "unter" den Stößel 6 gelangt um denselben verschieben zu können.

Bei einer Erwärmung dem Stellelements, beispielsweise durch einen am Gehäuse 1 anliegenden PTC-Widerstand 11, dehnt sich der Dehnstoff 3 aus. Er drückt dadurch den Einsatz 4 in die Einengung 10, wodurch der Stößel 6 aus dem Gehäuse 1 herausgedrückt wird. Eine entsprechende Arbeitsposition ist in Fig. 2 dargestellt. Die Verformung des Einsatzes 4 durch den sich ausdehnenden Dehnstoff 3 wird durch den Stab 5 begrenzt, so daß die Strecke, um welche der Einsatz 4 aus seiner Ruheposition heraus bewegt wird, klein gehalten ist.

Die Länge des Weges, welchen der Stößel 6 zurücklegt, hängt von der Größe der Temperaturerhöhung ab. Wenn das Stellelement wieder abkühlt, verkleinert sich das Volumen des Dehnstoff 3 wieder. Der Stößel 6 wird dann durch äußere Krafteinwirkung wieder in seine aus Fig. 1 ersichtliche Ruheposition bewegt. Dazu kann beispielweise eine an einem Ventil angebrachte Feder dienen.

Der Stößel 6 gleitet bei seiner Bewegung auf dem Stab 5. Die zwischen Stößel 6 und Stab 5 einerseits sowie Stößel 6 und Einsatz 4 andererseits bestehende Reibung kann durch ein Schmiermittel vermindert werden. Dazu kann am bzw. im Stab 5 ein Schmiermittelvorrat angebracht werden, beispielweise in einer axial verlaufenden Nut 12. Das Schmiermittel liegt auf diese Weise im Innern des Stößels 6 so daß es langzeitig wirksam bleibt und nicht durch den Stößel 6 ausgetragen wird.

Claims (5)

1. Temperaturabhängiges Stellelement, bei welchem in einem dicht verschlossenen, stabilen Gehäuse ein Dehnstoff angebracht ist, dessen Volumen bei einer Temperaturerhöhung reversibel vergrößert wird, bei welchem im Gehäuse ein sackförmiger, vom Dehnstoff umschlossener Einsatz aus elastisch verformbarem Material angeordnet ist, dessen koaxial zum Gehäuse verlaufender Innenraum durch eine Öffnung im Gehäuse von außen zugänglich ist und bei welchem in dem Einsatz ein länglicher Stößel beweglich angebracht ist, der bei sich ausdehnendem Dehnstoff in seiner Achsrichtung aus dem Gehäuse heraus bewegbar ist und umgekehrt, dadurch gekennzeichnet,

• - daß der Stößel (6) als Hülse ausgebildet ist, deren Boden (9) in Montageposition vom Innern des Gehäuses (1) wegweist, und
• - daß in dem Einsatz (4) zentral ein vom Stößel (6) umschlossener Stab (5) angebracht ist, der als Gleitfläche für den Stößel (6) dient.

2. Stellelement nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß das im Innern das Gehäuses (1) liegende Ende des Stößels (6) außen derart konisch ausgeführt ist, daß seine Abmessungen zu seinem Ende hin abnehmen.

3. Stellelement nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß der Stab (5) an seinem in den Einsatz (4) hineinragenden unteren Ende eine Verdickung (7) aufweist.

4. Stellelement nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß zwischen dem Ende des Stößels (6) und der Verdickung (7) des Stabes (5) eine eine Einengung (10) darstellende Lücke vorhanden ist.

5. Stellelement nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß in bzw. an dem Stab (5) ein Schmiermittelvorrat angebracht ist.