DE3304585A1 - Betaetigungseinrichtung - Google Patents

Description

-3-Betätigungseinrichtung

Die vorliegende Erfindung bezieht sich auf Betätigungseinrichtungen für Bewegungsvorrichtungen, beispielsweise Venti-5. Ie.

Falls es erforderlich ist, einen Mechanismus von einem Steuerort her, der von dem Mechanismus entfernt liegt, zu betätigen, oder falls es erforderlich ist, von einem einzigen Steuerort aus mehrere oder verschiedene Mechanismen zu betätigen, die voneinander entfernt angeordnet sind, ist es wünschenswert, daß die Verbindungsleitungen zwischen dem Steuerort und dem Mechanismus oder jedem der Mechanismen so einfach wie möglich ausgeführt sind und daß ebenso eine betreffende Betätigungseinrichtung für den Mechanismus oder jeden der Mechanismen eine einfache, jedoch zuverlässige Konstruktion aufweist.

Gemäß der vorliegenden Erfindung ist eine Betätigungseinrichtung vorgesehen, die aus einem Element mit einem variablen Volumen besteht, das mit einem Bewegungselement der Betätigungseinrichtung verbunden ist, um dieses Bewegungselement in Abhängigkeit von Veränderungen im Volumen des Elements mit variablem Volumen zu bewegen, wobei das EIement mit variablem Volumen Teil eines temperaturempfindlichen Mittels ist und wobei die Betätigungseinrichtung aus einer thermoelektrisehen Einrichtung, nämlich einer Peltier-Einrichtung, besteht, die selektiv zu betreiben ist, um eine Erwärmungswirkung oder eine Kühlwirkung auf das temperaturempfindliche Mittel auszuüben, um so das Volumen des Elements mit variablem Volumen zu verändern und dadurch eine Bewegung des Bewegungselements hervorzurufen.

Eine derartige Betätigungseinrichtung kann mit einer Fernsteuereinrichtung durch einfache Verdrahtung verbunden sein, die lediglich in der Lage ist, einen Arbeitsstrom an die thermoelektrische Pel tier-Einrichtung zu liefern. Die Betätigungseinrichtung kann von einer einfachen, jedoch

zuverlässigen Konstruktion wie die thermoelektrische Peltier-Einrichtung, weiche als ein Anregungsmittel benutzt wi rd, sein .

Zum besseren Verständnis der Erfindung und um zu zeigen, wie dieselbe wirksam zu machen ist, wird im folgenden ein bevorzugtes Ausführungsbeispiel anhand der einzigen Figur, die eine seitliche Schnittansicht darstellt und teilweise schematisch ein Ventil zeigt, das mit einer Betätigungseinrichtung verbunden ist, welche mit einer Fernsteuereinrichtung in Verbindung steht, beschrieben.

In der Figur ist gezeigt, daß ein Ventil 1 ein Ventilelement 2 hat, das von einem Ventilsitz 3 durch eine Druckfeder 4 ferngehalten wird, so daß das Ventil normalerweise geöffnet ist. Der Körper des Ventils enthält ein Gehäuse 5 für die Druckfeder 4. Die Druckfeder 4 ist auf einem Ventilschaft 6 des Venti1 elements 2 angeordnet, wobei sich dieser Ventilschaft 6 in das Gehäuse 5 hinein erstreckt und darin endet.

Der Ventilschaft 6 tritt in das Gehäuse 5 an einem Ende ein, wogegen das andere Ende des Gehäuses 5 durch eine Mutter 7 mit einer Betätigungseinrichtung 8 verbunden ist. Die Mutter 7 hält an dem betreffenden Gehäuseende einen Ansatz 9A einer Buchse 9 fest, die ihrerseits mit einem Ende .eines ersten Gehäuses 10 der Betätigungseinrichtung fest verbunden ist. Innerhalb dieses Endes des ersten Gehäuses 10 und außerdem darin befestigt ist ein mit einem Ansatz versehenes Teil 11 angeordnet.

Das mit dem Ansatz versehene Teil 11 ist mit einem Ende eines Elements mit variablem Volumen in Form einer ersten Ausdehnungsmanschette 12 fest verbunden und weist an seinem anderen Ende eine damit fest verbundene Verschlußkappe 13 auf. In Nachbarschaft dieses anderen Endes der Ausdehnungsmanschette 12 ist das erste Gehäuse 10 durch eine weitere Buchse 14 verschlossen, die fest in einem Ende eines zwei-

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ten Gehäuses 15 sitzt. Innerhalb dieses zweiten Gehäuses ist ein weiteres Element mit variablem Volumen in Form einer zweiten Ausdehnungsmanschette 16 vorgesehen, an deren einem Ende ein mit einem Ansatz versehenen Abschnitt 14A der Buchse 14 fest angebracht ist und deren anderes Ende durch eine weitere Verschlußkappe 17 verschlossen ist.

Ein Bewegungselement der Betätigungseinrichtung wird durch eine Stange 18 dargestellt, deren eines Ende gegen das Ende des Ventilschafts 6, das von dem Venti1 element 2 abgekehrt liegt, stößt. Diese Stange erstreckt sich durch die Buchse 9, das mit einem Ansatz versehene Teil 11, die Verschlußkappe 13 und die Buchse 14 hin zu der weiteren Verschlußkappe 17. Die Stange 18 ist verschiebbar in die Buchse 9 und in

15. das mit dem Ansatz versehene Teil 11 eingepaßt, ist in einer flüssigkeitsdichten Weise mit der Verschlußkappe 13 verbunden, sitzt verschiebbar eingepaßt in der Buchse 14 und ist in einer flüssigkeitsdichten Weise fest mit der weiteren Verschlußkappe 17 verbunden. Das Innere der Ausdehnungsmanschette 12 wird durch die Verbindung dieser Ausdehnungsmanschette mit dem mit Ansatz versehenen Teil 13 abgedichtet. Auf die gleiche Weise ist das Innere der weiteren Ausdehnungsmanschette 16 durch deren Verbindung mit den Verschlußkappen 13 und 17 abgedichtet.

Die Stange 18 verläuft durch jede der Ausdehnungsmanschetten mit einem Zwischenraum, so daß zwischen der Stange und der inneren Wandung der ersten Ausdehnungsmanschette 12 eine Kammer mit veränderbarem Volumen 19, und zwischen der Stange und dem Inneren der zweiten Ausdehnungsmanschette eine weitere Kammer mit veränderbarem Volumen 20 definiert sind. Desweiteren sind Kammern mit varaiablem Volumen 21 und 22 zwischen dem Äußeren der Ausdehnungsmanschette 12 sowie der inneren Wandung des Gehäuses 10 (Kammer 21) und zwischen dem Äußeren der zweiten Ausdehnungsmanschette 16 und der inneren Wandung des zweiten Gehäuses 15 (Kammer 22) definiert. Die Kammer 22 enthält eine ausdehnungsfähige Füllung eines temperaturempfindlichen Mediums, beispielswei-

se Öl, das sich mit dem Ansteigen der Temperatur ausdehnt. Die Ausdehnungsmanschette 16 und diese Füllung in der Kammer 22 stellen ein temperaturempfindliches Mittel zum Bewegen der Stange 18 in Abhängigkeit von Veränderungen in dem Volumen der Ausdehnungsmanschette 16 dar.

Der Kammer 22 ist ein Wärmeaustauscher 23 zugeordnet, der aus einer thermoelektrisehen Peltier-Einrichtung besteht, die an dem Gehäuse 15 angebracht ist und eine Wärmesenke 24 enthält. Dieser Wärmeaustauscher ist über elektrische Verbindungsleitungen 25 mit einem Steuergerät 26 verbunden, das Stromversorgungsleitungen 27 aufweist.

Bei seiner Anwendung ist das Ventil 1 beispielsweise in eine Flüssigkeitsströmungsleitung oder beispielsweise eine Dampfleitung oder dergl . eingesetzt. In dem offenen Zustand, der gezeigt ist, befindet sich eine Leitungsflüssigkeit auf beiden Seiten des Venti1 elements. Sie ist in der Lage, in das zuerst genannte Gehäuse 5 und in das Innere (Kammer 19) der ersten Ausdehnungsmanschette 12 einzutreten. Diese Ausdehnungsmanschette wirkt indessen als eine Dichtung und dient dazu, die ausdehnungsfähige Füllung in der Kammer 22 innerhalb des zweiten Gehäuses 15 von der Leitungsflüssigkeit zu isolieren. Insbesondere dadurch ist in solchen Fällen, in denen statt einer Leitungsflüssigkeit ein anderes Medium, beispielsweise Dampf, vorliegt, die ausdehnungsfähige Füllung von den Einwirkungen der Wärme des Leitungsmediums isoliert.

Das Ventil 1 kann bewegt werden, d. h. veranlaßt werden, zu schließen, oder es kann in die Lage versetzt werden, zu öffnen, und zwar von dem Steuergerät 26 her durch Einstellen des Steuergeräts auf einen Arbeitsstrom für die thermo-. elektrische Peltier-Einrichtung oder den Wärmeaustauscher

23. Abhängig von der ausgewählten Richtung des Stromflusses kann entweder ein Erwärmungs- oder ein Kühlungseffekt durch die thermoelektrisehen Peltier-Einrichtung, nämlich den Wärmeaustauscher 23, erzielt werden. Falls Wärme erzeugt

"1 wird, steigt das Volumen der ausdehnungsfähigen Füllung in der Kammer 22 an. Dies veranlaßt die zweite Ausdehnungsmanschette 16, sich zusammenzuziehen, was die Stange 18 in einer Richtung antreibt, in der sie auf den Ventilschaft 6 einwirkt, um so das Ventil gegen die Wirkung der Druckfeder 4 zu schließen. Die Ausdehnungsmanschette 12 zieht sich ebenfalls zusammen, um sich an diese Bewegung der Stange anzupassen. Durch eine nachfolgende Umkehr des Stromflusses durch die thermoelektrische Pel tier-Einrichtung, nämlich den Wärmeaustauscher 23, kann eine Kühlungswirkung erzielt werden, um das Volumen der ausdehnungsfähigen Füllung zu verringern, wodurch die Druckfeder 4 in die Lage versetzt wird, sich wieder zu strecken, um so das Ventil zu öffnen.

So wie eine thermoelektrische Einrichtung wie die Peltier-Einrichtung naturgemäß eine einfache Konstruktion aufweist, die keinerlei bewegliche Teile erfordert, ist durch die Betätigungseinrichtung eine Quelle für eine Anregungskraft gegeben, die von einer einfachen, jedoch zuverlässigen Konstruktion ist. Der Rest der Betätigungseinrichtung weist ebenfalls eine einfache Konstruktion mit einem Minimum von beweglichen Teilen auf. Wegen des Kühlungseffekts, der erzielt werden kann, erlaubt das Vorsehen der thermoelektrisehen Einrichtung, nämlich der Pel tier-Einrichtung, daß ein schnelles Ansprechen in beiden Bewegungsrichtungen der Betätigungseinrichtung erzielt wird. Desweiteren wird vermöge der Verwendung eines derartigen Aufbaus als Quelle für die Anregungskraft eine stufenlose Bewegung erreicht.

Die Ausdehnungsmanschette 12 stellt eine Dichtung einer geeigneten einfachen Konstruktion dar, die durch ihre Größe in Verlängerung der Richtung fort von dem Ventil gut dazu dient, die ausdehnungsfähige Füllung von einer heißen fließenden Leitungsflüssigkeit zu isolieren. In Situationen, in denen die Wärme, die auf den Mechanismus einwirkt, welcher zu bewegen ist, kein Problem mit sich bringt, kann die Ausdehnungsmanschette 12 durch etliche andere Formen von Dichtungen ersetzt werden, die vergleichweise kompakt in

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der Richtung fort von dem Ventil sind, beispielsweise durch eine oder mehrere O-Ringdichtungen. Es ist ersichtlich, daß der Mechanismus, der zu betätigen ist, anstelle eines Ventils auch eine andere Einrichtung sein kann und daß mehr als ein Mechanismus von einer einfachen Steuereinrichtung aus bewegt werden kann. Die Verbindung der Steuereinrichtung mit der Betätigungseinrichtung oder mit jeder von mehreren Betätigungseinrichtungen erfordert lediglich ein Minimum von einfachen elektrischen Verbindungsleitungen. IO

Patentanwalt 15

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Claims (6)

Dipl.-Ing. H. MITSCHERLICH D-BODO MÖNCHEN 22 Dipl.-Ing. K. GUNSCHMANN Steinsdorfstraße 10 Dr.rer.nat. W. KÖRBER ® (089) '296684 Dipl.-I η g. J. SCHMIDT-EVERS PATENTANWÄLTE DIpl.-Ing. W. Melze*10> Pebruar 1983 LOOMHURST LIMITED Fourth Floor, 9 Cheapside, London EC2V 6AD / England Ansprüche:

1. Betätigungseinrichtung mit einem Element mit variablem Volumen, das mit einem Bewegungselement der Betätigungseinrichtung verbunden ist, um dieses Bewegungselement in Abhängigkeit von Änderungen im Volumen des Elements mit variablem Volumen zu bewegen, wobei das Element mit variablem Volumen Teil eines temperaturempfindlichen Mittels ist, dadurch gekennzeichnet, daß die Betätigungseinrichtung desweiteren aus einer thermoelektrisehen Pel tier-Einrichtung mit einer Wärmesenke (24) besteht, die selektiv zu betreiben ist, um eine Erwärmungswirkung oder eine Kühlungswirkung auf das temperaturempfindliche Mittel (16, 20, 22) auszuüben, um so das Volumen des Elements mit variablem Volumen zu verändern und um dadurch eine Bewegung für das Bewegungselement zu verursachen.

2. Betätigungseinrichtung nach Anspruch 1, dadurch g e kennzei chnet , daß das Element mit variablem Volumen eine Ausdehnungsmanschette (16) ist, daß das temperaturempfindliche Mittel ein Gehäuse (15) enthält, in welehern die Ausdehnungsmanschette angeordnet ist, wobei deren Inneres gegenüber dem Inneren des Gehäuses abgedichtet ist, und daß eine Kammer (22) vorgesehen ist, die zwischen der inneren Wandung des Gehäuses (15) und der äußeren Wandung der Ausdehnungsmanschette (16) definiert ist und die eine ausdehnungsfähige Füllung eines temperaturempfindlichen Mediums enthält, das sich mit einem Ansteigen der Temperatur ausdehnt.

3. Betätigungseinrichtung nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß das Bewegungselement eine Stange (18) ist, die an der Ausdehnungsmanschette (16) befe stigt ist, so daß sie durch eine Änderung in dem Volumen der Ausdehnungsmanschette bewegt wird, und daß sich diese Stange (18) von dem Rest der Betätigungseinrichtung aus durch ein längliches Dichtungselement erstreckt, das dazu dient, das temperaturempfindliche Mittel (16, 20, 22) von dem heißen Medium zu isolieren, falls dieses in dem Mechanismus, der durch die Betätigungseinrichtung zu bewegen ist, vorhanden ist.

4. Betätigungseinrichtung nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß das längliche Dichtungsele- ment eine weitere Ausdehnungsmanschette (12) ist, durch welche sich die Stange (18) erstreckt, und daß das Innere dieser Ausdehnungsmanschette (12) gegenüber der Stange (18) an demjenigen Ende dieser Ausdehnungsmanschette (12) abgedichtet ist, das dem temperaturempfindlichen Mittel (16, 20, 22) benachbart ist.

5. Betätigungseinrichtung nach Anspruch 4, dadurch g e k e η η ζ e i c h η e t , daß das längliche Dichtungselement, welches die Ausdehnungsmanschette (12) bildet, in einem Gehäuse (10) angeordnet ist und daß das Innere dieser Ausdehnungsmanschette (12) gegenüber dem Inneren des Gehäuses (10) abgedichtet ist.

6. Betätigungseinrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß ein Steuergerät (26) elektrisch mit der thermoelektrisehen Pel ti er-Ei nri chtung "mit Wärmesenke (24) zum Betreiben dieser Einrichtung verbunden ist, um die Erwärmungs- oder Kühlungswirkung auf das temperaturempfindliche Mittel (16, 20, 22) auszuüben .