[0001] Die Erfindung betrifft eine Verschlußeinrichtung für einen Lüftungskanal oder dgl.
gemäß dem Oberbegriff des Ansprüches 1.
[0002] Verschlußeinrichtungen dieser Art sind bekannt (DE-PS 34 00 793; DE-OS 35 00 641).
Die bei ihnen eingesetzten Stellglieder aus einer Memory-Legierung werden beim Wechsel
zwischen der kalten Endgestalt und der warmen Endgestalt gebogen. Es ist bekannt,
daß solche Stellglieder aus einer Memory-Legierung bei höheren Lastwechselzahlen ermüden
können; dies kann dazu führen, daß es dann früher oder später nicht mehr zum vollständigen
Öffnen oder Schließen der Verschlußeinrichtung kommt.
[0003] Es ist deshalb eine Aufgabe der Erfindung, eine Verschlußeinrichtung der gattungsgemäßen
Art zu schaffen, bei welcher auf kostengünstige, baulich einfache und betriebssichere
Weise eine Ermüdung des Stellgliedes aus einer Memory-Legierung weitestgehend verhindert
oder wesentlich hinausgeschoben wird.
[0004] Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß durch die in Anspruch 1 angegebene Verschlußeinrichtung
gelöst.
[0005] Indem das Memory-Stellglied ein Draht ist, der ständig durch die Rückstellfeder so
stark gespannt gehalten wird, daß er bei jedesmaliger Rückkehr aus seiner kürzeren
Endgestalt in die längere Endgestalt wieder seine ursprüngliche Länge annimmt, wird
erreicht, daß der Memory-Draht nicht zur Ermüdung neigt oder die Ermüdung wesentlich
hinausgeschoben wird. Auch wird sichergestellt, daß infolge der stets gleichbleibenden
Länge des Memory-Drahtes in seiner längeren Endgestalt sich das mindestens eine Verschlußorgan
dabei in stets derselben Geschlossenstellung oder Offenstellung befindet. Vorzugsweise
ist dabei der Memory-Draht als in seinem Wirkabschnitt gerader Draht ausgebildet,
der stets gerade bleibt, so daß Ermüdungserscheinungen bei einer etwaigen Biegung
ausscheiden.
[0006] Der gerade Wirkabschnitt des Memory-Drahtes kann ein Abschnitt eines längeren Drahtes
sein oder den Draht im ganzen bilden.
[0007] Vorzugsweise kann es sich bei der durch die kalte Endgestalt des Memory-Drahtes bedingten
Stellung des mindestens einen Verschlußorganes um dessen Geschlossenstellung handeln,
da es bei solchen Verschlußeinrichtungen besonders wichtig ist, daß deren Geschlossenstellung
stets dieselbe Stellung ist. Dabei ist die erfindungsgemäße Verschlußeinrichtung infolge
der einfachen Bauart des Memory-Drahtes stets baulich einfach und kostengünstig zu
realisieren. Auch arbeitet die Stellvorrichtung praktisch völlig geräuschlos, weil
durch den ständig gespannt gehaltenen Memory-Draht sich Klappergeräusche sicher vermeiden
lassen.
[0008] Bevorzugt kann ferner vorgesehen sein, daß der Memory-Draht in seiner warmen Endgestalt
kürzer als in seiner kalten Endgestalt ist.
[0009] Unter der kalten Endgestalt des Memory-Drahtes ist diejenige Gestalt verstanden,
die er in seiner sogenannten "Niedertemperaturphase" hat, also bspw. bei normalen
Raumtemperaturen von bspw. 20° C. Die warme Endgestalt des Memory-Drahtes ist dagegen
die Gestalt, die er in seiner sogenannten Hochtemperaturphase annimmt, bspw. >50°
C, die also über dem Gefügeumwandlungstemperaturbereich der Memory-Legierung liegt.
[0010] Um einer Ermüdung des Memory-Drahtes besonders intensiv entgegenzuwirken, kann zweckmäßig
vorgesehen sein, daß die Rückstellkraft der Rückstellfeder, die sie auf den Memory-Draht
bei dessen längerer Endgestalt ausübt, mindestens 30 %, vorzugsweise ca. 70 bis 95
% der maximalen Zugkraft, welche der Memory-Draht bei seinem Übergang von seiner
längeren in seine kürzere Gestalt auszuüben vermag, beträgt.
[0011] Die Beheizung des Memory-Drahtes kann auf irgendeine geeignete Weise vorgenommen
werden. Bevorzugt kann vorgesehen sein, daß auf dem Memory-Draht ein Heizelement angeordnet
wird, bspw. eine elektrische Heizfolie, ein PTC-Heizelement oder der Memory-Draht
auf einem größeren Teil seiner Länge oder ungefähr über seine Länge von einer Heizwicklung,
bspw. einer Heizwendel, umfaßt ist. Es ist aber auch möglich, die Beheizung des Memory-Drahtes
durch eine seitlich neben ihm ortsfest angeordnete Heizvorrichtung vorzunehmen. Oder
der Memory-Draht dient selbst als Heizwiderstand, indem er von ihn erwärmenden Strom
durchflossen wird, was möglich ist, da Memory-Legierungen relativ große elektrische
Widerstände haben.
[0012] In der Zeichnung ist ein Ausführungsbeispiel der Erfindung dargestellt.
[0013] Es zeigen:
Fig. 1 eine ausschnittsweise rückseitige Ansicht einer Verschlußeinrichtung gemäß
einem Ausführungsbeispiel der Erfindung,
Fig. 2 eine Seitenansicht der Stellvorrichtung der Verschlußeinrichtung nach Fig.
1, wobei jedoch in Reihe mit der Heizwendel noch eine die Temperatur des Memory-Drahtes
fühlender, als Kaltleiter ausgebildeter Thermistor angeordnet ist,
Fig. 3 ein Schaltbild der Heizvorrichtung der Stellvorrichtung nach Fig. 2.
[0014] Die in Fig. 1 ausschnittsweise dargestellte Verschlußeinrichtung 10 weist ein Gehäuse
17 mit einer Luftdurchtrittsöffnung 11 auf. Diese Luftdurchtrittsöffnung 11 kann
mittels zueinander parallelen, in einem diese Luftdurchtrittsöffnung 11 umfassenden
Innenrahmen 12 mittels Zapfen 14 drehbar gelagerten Lamellen (Verschlußlamellen) 13
abgesperrt und geöffnet werden. An jeder Verschlußlamelle 13 ist ein stabförmiger
Mitnehmer 15 angeordnet, der in eine Öffnung einer vertikalen Koppelstange 16 eingreift.
Diese Koppelstange 16 dient der synchronen Verstellung aller Verschlußlamellen 13
zueinander, wobei diese Koppelstange 16 durch eine elektrische speisbare Verstellvorrichtung
21 vertikal auf- und abwärts bewegt wird. In der dargestellten obersten Stellung der
Koppelstange 16 sind die Verschlußlamellen geschlossen und in der strichpunktiert
angedeuteten unteren Stellung der Koppelstange 16 sind sie voll geöffnet.
[0015] Diese Verschlußeinrichtung 10 kann an einem ein von der förderbaren Luft durchströmbares
Rohr (Kanal) aufweisenden Ventilator angeordnet sein oder Teil eines solchen Ventilators
bilden, bspw. eines Wandlüfters, Fensterlüfters oder dgl. Auch kann sie an oder in
Lüftungsöffnungen oder -kanälen von Wänden, Decken oder dgl. oder an oder in sonstigen
Lüftungskanälen zu deren Absperren und Öffnen angeordnet sein.
[0016] Das Gehäuse 17 weist einen umlaufenden Innenraum 44 auf, der außenumfangsseitig von
in einem Außenrahmen 19 und innenseitig von dem Innenrahmen 12 des aus Kunststoff
gespritzten, vorzugsweise einteiligen Gehäuses 17 umfaßt ist. Die Frontwand des Gehäuses
ist mit 20 bezeichnet. In Fig. 1 ist ihre Rückseite sichtbar.
[0017] Dem Auf- und Abwärtsbewegen der Koppelstange 16 zwecks Öffnens und Schließens der
Lamellen 13 dient die Stellvorrichtung 21. Sie weist ein aus Kunststoff gespritztes
einstückiges Tragteil 22 auf, das gemäß Fig. 1 mittels drei Schrauben an die Rückseite
der Frontwand 20 des Gehäuses 17 angeschraubt ist. Dieses Tragteil 22 weist einen
von einem erhöhten Rand 23 begrenzten Innenraum 24 auf, der zu einer Platine 26 des
Tragteils 22 hin offen ist und in welchem in der Nähe seines, bezogen auf Fig. 1,
linken Endes ein Transformator 25 fest angeordnet ist, dessen Primär wicklung gemäß
Fig. 3 über elektrische Leiter 28, 28′ an dem Anschluß an ein übliches Wechselstromnetz
dienende Anschlußklemmen 46 angeschlossen sind.
[0018] Die Sekundärwicklung des Transformators 25 führt Niederspannung und ist über Leiter
18, 18′ und gemäß Fig. 3 einen als Kaltleiter ausgebildeten Thermistor 31 an eine
elektrische Heizwendel 32 angeschlossen, die einen geraden Draht 33 aus einer Memory-Legierung
(nachfolgend Memory-Draht genannt) ganz oder nahezu über seine Länge zu dessen elektrischer
Beheizung umfaßt.
[0019] Der zur Beheizung von der Heizwendel 32 umfaßte Abschnitt des Memory-Drahtes 33 ist
dessen eigentlicher Wirkabschnitt und dieser ist bevorzugt als gerader Stab ausgebildet.
Außerhalb des Wirkbereichs bildet der Memory-Draht 33 z.B. eine Öse 43, ist also dort
nicht gerade, was aber auf die Funktion keinen Einfluß hat.
[0020] Der Thermistor ist mit seinem einen Ende an den Memory-Draht 33 angeschlossen und
mit seinem anderen Ende an die Heizwendel 32. Der Memory-Draht 33 bildet einen Teil
der elektrischen Verbindung des Transformators 25 mit der Heizwendel 32, indem der
an den Transformator 25 angeschlossene Leiter 18′ an den Memory-Draht 33 nahe seinem
linken Ende und der Thermistor 31 an den Memory-Draht 33 nahe dessen rechtsseitigem
Ende angeschlossen ist. Die Schaltung ist ohne weiteres aus Fig. 3 ersichtlich.
[0021] Auf der über den erhöhten Rand 23 nach rechts überstehenden Platine 26 des Tragteiles
22 ist auf einem in dieser Platine fest angeordneten zylindrischen Lagerzapfen 27
ein Schwenkglied 29 drehbar gelagert. Dieses Schwenkglied besteht aus einem seine
Lagerbohrung aufweisenden Block 34, in welchen ein hakenförmiger Haltearm 47 fest
eingesetzt ist.
[0022] Der ständig gerade Memory-Draht 33 weist an seinem rechtsseitigen Ende die Öse 43
auf, mit der er in diesen Haken 47 eingehängt ist. Das in Fig. 1 linke Ende des Memory-Drahtes
33 ist in einem elektrisch isolierenden Vorsprung des aus elektrisch isolierendem
Kunststoff gespritzten Tragteiles 22 festgehalten, bspw. eingeklebt. Die Heizwendel
32 ist natürlich gegen den Memory-Draht 33 mit Ausnahme der über den Thermistor 31
vorhandenen elektrischen Verbindung elektrisch isoliert. Der zwischen dem Tragteil
22 und der Öse 43 befindliche frei gespannte gerade Abschnitt, der von der Heizwendel
32 umschlossen ist, ist also der Wirkabschnitt des Memory-Drahtes 33.
[0023] An dem Block 34 ist ferner ein stabförmiger Mitnehmer 40 fest angeordnet, der, wie
dargestellt, in eine Öffnung der Koppelstange 16 eingreift und mit ihr bewegungsschlüssig
verbunden ist. Falls an der Verbindungsstelle zwischen dem Mitnehmer 40 und der Koppelstange
16 unerwünschtes Spiel vorhanden sein sollte, kann man vorsehen, die Koppelstange
16 mittels einer nicht dargestellten, an ihr eingreifenden Feder ständig in Aufwärtsrichtung
oder Abwärtsrichtung so zu belasten, daß sie ständig an den Mitnehmer 40 ange drückt
ist und so eine spielfreie Verbindung zwischen diesen beiden Teilen 16 und 40 herbeigeführt
ist.
[0024] Der Lagerzapfen 27 steht erheblich über den Block 34 des Schwenkgliedes 29 über und
auf diesem überstehenden Bereich ist eine Rückstellfeder 35 mit einem schraubenlinienförmig
gewundenen Bereich aufgeschoben. An diesen schraubenlinienförmigen Bereich schließen
beidseits abstehende Arme 38, 38′ einstückig an. Der Arm 38′ dieser Rückstellfeder
35 ist in dem Block 34 verankert, indem er mit einer Abwinklung in ein Loch des Blockes
34 eingreift. Der andere Arm 38 dieser Rückstellfeder 35 ist infolge ständig starker
Vorspannung der Rückstellfeder 35 ständig an ein Widerlager 36 angedrückt, das einen
Endabschnitt des erhöhten Randes 23 des Tragteiles 22 bildet.
[0025] Die Länge des Memory-Drahtes 33 ist so gewählt, daß er durch die Rückstellfeder 35
über das Schwenkglied 29 ständig gespannt ist, also ständig axialer Zug auf ihn über
den Haken 47 und den Block 34 durch die Rückstellfeder 35 ausgeübt wird. Der eigentliche
Wirkabschnitt ist also der durch die Rückstellfeder 36 gespannt gehaltene Bereich
des Memory-Drahtes 33. Neben dem Block 34 ist noch ein Anschlag 37 angeordnet, der
der Begrenzung der Schwenkbewegung des Blockes 34 dient, wobei jedoch der Block 34
an diesem Anschlag 37 nicht anzuliegen braucht, da er durch den Memory-Draht 33, wenn
dieser seine längere und damit hier die kalte Endgestalt angenommen hat, knapp vor
dem Anschlag 37 gehalten werden kann. Dieser Anschlag 37 ist ein Vorsprung des einstückigen
Tragteiles 22 und für den Fall vorgesehen, daß die Rückstellfeder 35 den Memory-Draht
33 so stark dehnen kann, daß es dabei zum Anliegen des Blockes 34 an den Anschlag
37 kommt.
[0026] In die Leitung 28 ist noch ein Ein-Aus-Schalter 39 zum Öffnen und Schließen der Verschlußeinrichtung
10 zwischengeschaltet. Die Funktion dieser Verschlußeinrichtung mit Stellvorrichtung
ist wie folgt:
[0027] Normalerweise sind die Lamellen 13 in ihrer Geschlossenstellung. Der Schalter 39
ist geöffnet. Der MemoryDraht 33 befindet sich in seiner kalten Endgestalt und hat
damit in diesem Ausführungsbeispiel seine längere Gestalt und wird hierbei durch die
Rückstellfeder 35 über das Schwenkglied 29 ständig stark gespannt gehalten. Zum Öffnen
der Verschlußeinrichtung 10 wird der Schalter 39 geschlossen. Hierdurch wird die einen
Widerstandsdraht bildende Heizwendel 32 von elektrischem Strom durchflossen und erwärmt
damit den Memory-Draht 33 über seine Umwandlungstemperatur hinaus, wodurch dieser
seine Länge verkürzt und nunmehr seine warme Endgestalt und damit seine kürzere Endgestalt
eingenommen hat. Das Schwenkglied 29 ist dann in die durch die strichpunktierte Darstellung
des Blockes 34 angedeutete Stellung verschwenkt worden, wobei sich nunmehr der Mitnehmer
40 in der ebenfalls strichpunktiert dargestellten Stellung und auch die Koppelstange
16 in ihrer strichpunktiert angedeuteten Stellung befindet. Die Lamellen 13 und damit
die Verschlußeinrichtung sind nunmehr maximal geöffnet.
[0028] Die Kraft der Rückstellfeder 35 kann zweckmäßig so groß vorgesehen sein, daß die
von ihr auf den Memory-Draht 33 ausgeübte axiale Zugkraft mindestens 30 %, vorzugsweise
ca. 70 bis 95 % der maximalen Zugkraft beträgt, welche der Memory-Draht 33 auszuüben
vermag.
[0029] Zum Schließen der Verschlußeinrichtung 10 wird der Schalter 39 geöffnet und nunmehr
wird der Memory-Draht 33 nicht mehr beheizt und kühlt demzufolge ab. Es kommt dadurch
wieder zur Gefügeumwandlung des Memory-Drahtes 33 mit der Folge, daß dieser wieder
seine kalte und damit die längere Endgestalt annimmt, in die er in jedem Fall durch
die Rückstellkraft der Rückstellfeder 35 gezwungen wird, wodurch Ermüdung der Memory-Legierung
besonders gut entgegengewirkt wird.
[0030] Der nur in den Fig. 2 und 3 dargestellte Thermistor 31 ist ein Kaltleiter und bewirkt
praktisch Regelung der Temperatur des Memory-Drahtes 33, solange dieser durch die
Heizwendel 32 beheizt wird, da er am Memory-Draht 33 so angeordnet ist, daß er dessen
Temperatur fühlt. Wenn diese Temperatur ansteigt, dann steigt auch der Widerstand
des Thermistors 31 an und verringert hierdurch die Beheizung des Memory-Drahtes 33,
und wenn dessen Temperatur bei noch eingeschalteter Beheizung sinkt, dann sinkt auch
der Widerstand des Thermistors 31 mit der Folge, daß die Stärke der Beheizung des
Memory-Drahtes 33 wieder ansteigt. Dies entspricht einer Regelung von dessen Temperatur.
Hierdurch läßt sich unnötiger Stromverbrauch vermeiden und eine zu hohe Temperatur
der den Memory-Draht umgebenden Luft, wenn sie bspw. durch Sonnenein strahlung erwärmt
wird, in ihrer Auswirkung auf die Temperatur des Memory-Drahtes 33 kompensieren. Auch
findet das Erwärmen des Memory-Drahtes nach Einschalten seiner elektrischen Beheizung
infolge des anfänglich geringen Widerstandes des Thermistors 31 rasch statt, was ebenfalls
vorteilhaft ist.
[0031] Die Memory-Legierung des Memory-Drahtes kann von irgendeiner bekannten Art sein und
bedarf deshalb keiner weiteren Erläuterung. Als Beispiele geeigneter Legierungen seien
die Legierungsgruppen NiTi, NiTiCu, Gu-Zn-Al und Cu-Al-Ni genannt.
[0032] In dem dargestellten Ausführungsbeispiel sind die Rückstellfeder 38 und der Arm 40
gesonderte Teile. Da diese Teile 38, 40 beide am Block 34 angeordnet sind, kann man
zur baulichen Vereinfachung auch vorsehen, den einen stabförmigen Mitnehmer 40 als
einen Arm der Rückstellfeder 35 auszubilden und ihn am Block 34 festzuhalten, bspw.
in eine Nut des Blockes 34 formschlüssig einzusetzen. Der Mitnehmer oder Arm 40 ist
dann mit der Rückstellfeder 38 einstückig.
[0033] Um den Transformator 25 auf einfache Weise gegen Beschädigungen zu sichern und ihn
elektrisch besonders gut nach außen zu isolieren, kann man zweckmässig vorsehen, ihn
in einen Block 51 aus elektrisch isolierendem Gießharz oder dergl., der in Fig.1 strichpunktiert
angedeutet ist, einzubetten, also mit dem Gießharz oder dergl. zu umgießen, und zwar
zweckmäßig zusammen mit seinen dem Anschluß an ein übliches elektrisches Netz von
bspw. 220 V Wechsel strom dienenden primärseitigen Anschlüssen 50 und seinen sekundärseitigen,
Niederspannung führenden Anschlüssen 49, so daß die Anschlußdrähte 18, 18′, 28 und
28′ dann aus diesem Block 51 herausstehen.
1. Verschlußeinrichtung für einen Lüftungskanal oder dgl., welcher von dem Belüften
und/oder Entlüften mindestens eines Raumes eines Gebäudes, Schiffes oder dgl. dienender
Luft durchströmbar ist, welche Verschlußeinrichtung mindestens ein mittels einer elektrisch
betätigbaren Stellvorrichtung verstellbares Verschlußorgan, vorzugsweise eine Mehrzahl
von winkelverstellbaren, zueinander parallelen Verschlußlamellen aufweist, wobei die
Stellvorrichtung ein durch ein elektrisches Heizelement, vorzugsweise einen Heizwiderstand,
beheizbares Stellglied aus einer Memory-Legierung aufweist, welches das mindestens
eine Verschlußorgan gegen die Kraft einer Rückstellfeder verstellen kann, dadurch gekennzeichnet, daß das Stellglied einen Draht (33) aus einer Memory-Legierung - nachfolgend Memory-Draht
genannt - aufweist, der durch Verkürzung seiner Länge das mindestens eine Verschlußorgan
(13) aus seiner einen Grenzstellung in seine andere Grenzstellung verstellen kann,
und daß der Memory-Draht (33) durch die Rückstellfeder (35) ständig so stark gespannt
gehalten ist, daß er bei Rückkehr aus seiner kürzeren Endgestalt in die längere Endgestalt
wieder seine ursprüngliche Länge annimmt.
2. Verschlußeinrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Memory-Draht
(33) nur im Bereich seiner beiden Enden gehalten ist.
3. Verschlußeinrichtung nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß der Memory-Draht
(33) als in seinem Wirkbereich gerader Draht ausgebildet ist.
4. Verschlußeinrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet,
daß der Memory-Draht (33) in seiner warmen Endgestalt kürzer als in seiner kalten
Endgestalt ist und/oder daß die längere Endgestalt des Memory-Drahtes (33) die die
Geschlossenstellung des mindestens einen Verschlußorganes (13) bewirkende Endgestalt
ist.
5. Verschlußeinrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet,
daß die Rückstellkraft der Rückstellfeder (35), die sie auf den Memory-Draht (33)
bei dessen längerer Endgestalt ausübt, mindestens 30 %, vorzugsweise ca. 70 bis 95
% der max. Zugkraft, welche der Memory-Draht bei seinem Übergang von seiner längeren
in seine kürzere Endgestalt auszuüben vermag, beträgt.
6. Verschlußeinrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet,
daß ein Ende des Memory-Drahtes (33) ortsfest gehalten und das andere Ende des Memory-Drahtes
an einem drehbar gelagerten, durch die Rückstellfeder (35) mit einem Drehmoment beaufschlagten
Schwenkglied (29) im Abstand von dessen Drehachse gehalten ist, vorzugsweise mittels
einer in einem Haken (47) des Schwenkglieds (29) eingehängten Öse (43) des Memory-Drahtes
(33).
7. Verschlußeinrichtung nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, daß das Schwenkglied
(29) einen Arm (40) aufweist, der an einem Verschlußlamellen (13) der Verschlußeinrichtung
(10) bewegungskoppelnden Koppelglied (16) zur Winkelverstellung der Verschlußlamellen
angreift, wobei dieser Arm (40) vorzugsweise ein Arm der Rückstellfeder ist.
8. Verschlußeinrichtung nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, daß der Memory-Draht
(33) an seinem einen Ende eine Öse (43) aufweist, mit der er in einem Arm (47) des
Schwenkgliedes (29) eingehängt ist.
9. Verschlußeinrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet,
daß ein elektrischer Heizdraht oder dgl. (32) als elektrisches Heizelement zum Beheizen
des Memory-Drahtes (33) vorgesehen ist, der vorzugsweise auf dem Memory-Draht (33)
angeordnet ist.
10. Verschlußeinrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet,
daß in Reihe mit dem elektrischen Heizdraht oder dgl. (32) ein als Kaltleiter ausgebildeter
Thermistor (31) geschaltet ist, der die Temperatur des Memory-Drahtes (33) fühlt und
der Regelung der Temperatur des Memory-Drahtes während dessen Beheizung dient.
11. Verschlußeinrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet,
daß der Memory-Draht (33) an einem Tragteil (22) angeordnet ist, das in dem Gehäuse
der Verschlußeinrichtung angeordnet ist, vorzugsweise an einer Innenwandfläche des
Gehäuses.