EP0150020A2 - Verschlusseinrichtung für Lüftungskanäle oder dergl. - Google Patents

Verschlusseinrichtung für Lüftungskanäle oder dergl. Download PDF

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EP0150020A2
EP0150020A2 EP85100191A EP85100191A EP0150020A2 EP 0150020 A2 EP0150020 A2 EP 0150020A2 EP 85100191 A EP85100191 A EP 85100191A EP 85100191 A EP85100191 A EP 85100191A EP 0150020 A2 EP0150020 A2 EP 0150020A2
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EP
European Patent Office
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actuator
closure
closure device
shape
heating
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EP85100191A
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English (en)
French (fr)
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EP0150020A3 (en
EP0150020B1 (de
Inventor
Rolf Ing. Grad. Zeissig
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Maico Elektroapparate Fabrik GmbH
Original Assignee
Maico Elektroapparate Fabrik GmbH
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Publication of EP0150020A3 publication Critical patent/EP0150020A3/de
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    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F24—HEATING; RANGES; VENTILATING
    • F24F—AIR-CONDITIONING; AIR-HUMIDIFICATION; VENTILATION; USE OF AIR CURRENTS FOR SCREENING
    • F24F7/00—Ventilation
    • F24F7/007—Ventilation with forced flow
    • F24F7/013—Ventilation with forced flow using wall or window fans, displacing air through the wall or window
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F24—HEATING; RANGES; VENTILATING
    • F24F—AIR-CONDITIONING; AIR-HUMIDIFICATION; VENTILATION; USE OF AIR CURRENTS FOR SCREENING
    • F24F13/00—Details common to, or for air-conditioning, air-humidification, ventilation or use of air currents for screening
    • F24F13/08—Air-flow control members, e.g. louvres, grilles, flaps or guide plates
    • F24F13/10—Air-flow control members, e.g. louvres, grilles, flaps or guide plates movable, e.g. dampers
    • F24F13/14—Air-flow control members, e.g. louvres, grilles, flaps or guide plates movable, e.g. dampers built up of tilting members, e.g. louvre
    • F24F13/15—Air-flow control members, e.g. louvres, grilles, flaps or guide plates movable, e.g. dampers built up of tilting members, e.g. louvre with parallel simultaneously tiltable lamellae

Definitions

  • the invention relates to a closure device for ventilation ducts or the like. According to the preamble of patent claim 1.
  • ventilation ducts or the like understood that there are ventilation ducts or other ventilation openings that serve to supply or remove supply air or exhaust air for ventilation purposes. Closure devices of this type are used to open and close the ventilation of building rooms or the like. Serving ventilation ducts or other ventilation openings, such as wall openings, window openings or the like. It is generally customary to unite the relevant ventilation duct or the relevant ventilation opening Assign fan, which the supply or exhaust air through this ventilation duct or the like. blows or sucks.
  • the ventilation duct can therefore also be an air-guiding duct or air outlet of an air-conditioning device, for example a wall or window vent.
  • closure devices usually have a plurality of mutually parallel closure slats as closure members, which can be adjusted together from their closed position to their open position and back.
  • closure members can also be provided, for example a single rotary flap, slide or the like.
  • switch-on delay time - the time period or the closing elements - hereinafter referred to as switch-on delay time - is relatively long. Even then, the energy consumption of the electric heater is still relatively large. If the energy consumption of the electric heater is made larger in order to shorten the switch-on delay time, the bimetal leaf spring is heated to even higher temperatures and its transition into the cold position, in which the closure device is opened and closed depending on the design, then takes correspondingly longer, which is undesirable is.
  • the heating of the bimetallic leaf spring can be switched to strong and weak, in such a way that when the heating is switched on it can be automatically set to strong and the switch to weak heating takes place automatically when the bimetallic leaf spring at least almost bends to adjust the closure member has reached (DE-OS 23 53 367).
  • this switching device makes the switching device for the electric heater more expensive.
  • the bimetal leaf spring cools due to its resulting change in shape, the adjustment of the closure member or members runs very slowly, since this adjustment takes place over a relatively large temperature range of the bimetal leaf spring, for example 80-160 K.
  • the switch-off delay time is therefore particularly long with this bimetallic leaf spring, which is desirable in some cases, but not in many cases.
  • the switch-off delay time is understood to be the period of time from the start of the switch-off the heating elapses until the closure element (s) have reached their end position (closed position or maximum open position) which can be achieved by switching off the heating.
  • the actuator consists of a memory alloy.
  • Memory alloys are known s. e.g. TAUTZENBERGER / ST ⁇ CKEL "Memory Effect and Technically Applicable Alloys", Journal for Economic Manufacturing (ZwF) 78 (1983), 10, pp. 486-488. They have the property of taking a different shape at a higher temperature than at a lower temperature.
  • a memory alloy e.g. NiTi, Cu-Zn-Al or Cu-Al-Ni alloys are possible.
  • a Cu-Zn-Al alloy can preferably be provided since it is particularly inexpensive.
  • the temperature transition threshold of the memory alloy can be set specifically by varying the alloy composition, for example between -150 ° C and + 150 ° C.
  • This temperature transition threshold is hereinafter called shape change temperature or shape change temperature range, which, for. B. can be about 10 to 20 K. It can preferably be provided that the shape change temperature or the shape change temperature range of the memory alloy for the actuator is within a temperature zone of approximately 50-90 ° C., particularly advantageously approximately 65-85 ° C.
  • the shape change temperature range can preferably be approximately 10 K and range from approximately 70-80 ° C. Taking the practical requirements into account, these temperature values are particularly favorable for low heating energy and for short switch-on and switch-off delays of the closure element or elements.
  • the shape change temperature range extends from approx. 70 ° to approx. 80 °, this means that the closure element or elements at a temperature of the control element of above approx. 80 ° C are in one end position, preferably the max. Open position, and at a temperature of the actuator below about 70 ° C in the other end position, preferably the closed position.
  • This shape change temperature range lies within the temperature zone of 60 to 85 ° C., which is indicated as preferred above.
  • the expression temperature zone is a temperature zone within which the shape change temperature or the shape change temperature range can lie, the respective shape change temperature range is smaller than the temperature zone in which it can suitably lie, or can correspond to it.
  • the memory alloy results in following advantages. Even if the electric heater only has a single heating output - i.e. it can only be switched on and off and, when switched on, always has the same electrical power consumption - short switch-on delay times can be achieved, as in the case of a bimetal leaf spring causing the same adjustment, at least with one single heating power are not achievable.
  • the switch-off delay times of the actuator consisting of a memory alloy according to the invention can be considerably smaller than that of a bimetallic leaf spring, since the actuator, due to the memory alloy, already has its "final shape" which can be brought about by switching off the heating - hereinafter referred to as the cold final shape - in contrast to a bimetal leaf spring reached at a relatively high intrinsic temperature, in the above example at approx. 70 ° C and not only at room temperature (approx. 20 °) like a bimetal leaf spring.
  • the volume of the actuator and thus its heat capacity can advantageously be considerably smaller than that of the bimetallic leaf spring which has the same actuating path and the same actuating forces.
  • the actuator from a memory alloy results in the following additional advantages: Surprisingly, because of the smaller volume, its costs can even be lower than that of a bimetallic leaf spring with a comparable actuating travel and actuating forces, so that the cost of the actuator relative to the costs for a bimetal leaf spring can even be lowered.
  • the electric heater also requires considerably less power consumption than the electric heater of a bimetal leaf spring used for adjusting the same or the same locking members. The electrical energy consumption can thus be reduced by the invention and the costs of the electrical heating can also be reduced.
  • the heating also has the advantage, among other things, that the electrically heated actuator with heated adjacent parts made of plastic or the like is made of less temperature-resistant material than in the case of a heated bimetal leaf spring can be.
  • the relatively small space required by the actuator even in the case of a bimetallic leaf spring is further reduced considerably by the invention.
  • the actuator made of a memory alloy also allows greater actuating forces with a smaller design than a bimetal leaf spring.
  • the two final shapes of the actuator are also defined much more precisely than in the case of a bimetallic leaf spring, since the latter bends depending on the temperature over the entire intrinsic temperature range that occurs due to heating and non-heating, whereas the shape change of the actuator from a memory alloy only occurs at the shape change temperature or in the shape change temperature range, which is in any case significantly smaller than the temperature range to which the heated bimetal leaf spring must be exposed.
  • the actuator has the shape of a leaf spring, is preferably approximately straight in its one bending position and works in a two-way effect. This results in relatively large actuating forces with rapid adjustment of the closure member or members.
  • the actuating element can also be provided, for example as a rod, which can preferably be approximately straight in a bending position and acts according to the two-way effect, or the shape of a spiral spring curved in opposite directions or the like in both bending positions, which in particular according to space -Round effect can have.
  • the actuator can preferably be tongue-shaped.
  • Memory alloys generally also have elastic properties. For this reason alone, the actuator, if it has the shape of a spring, can also be used as a spring, for example as a bend; Designate leaf, coil, spiral or the like.
  • the electrical heating of the actuator can be carried out by a separate electrical heating device or its memory alloy itself can serve as a heating resistor.
  • the electric heater can be arranged on the actuator. It then requires a particularly low heating output. It is sufficient that memory alloys are metallic and therefore conduct heat very well if they only extend over a relatively small part of the length of the actuator, preferably less than a quarter of the length of the actuator.
  • This heater can be, for example, a PTC element, ie an electrical resistor with a positive temperature coefficient, which reduces the electrical power consumption as the temperature increases.
  • Other training courses are also possible, such as those that have approximately constant electrical power consumption.
  • the heater can also be designed as an electrical heating winding, as an electrical resistance layer or the like. Often it can also be expedient that the heater be used. is not arranged on the actuator, but stationary on the housing of the closure device, preferably next to the actuator, so that it is then heated in particular by heat radiation and possibly also by heat convection from the heater.
  • the length of the actuator can be relatively small. If the closure device is provided with closure lamellae as closure members, it can preferably be provided that the length of the actuator is less than half the length of the closure lamella. As a result, the space required for the actuator is particularly small and it can be accommodated particularly easily in the housing and easily.
  • the actuator can be supported to exert its actuating force on the housing of the closure device.
  • a region of the actuator can be connected immovably to the housing.
  • the closure device 10 with fan 11 shown in FIG. 1 can in practice also be referred to as a wall-mounted fan with an integrated closure device.
  • This combined, generally designated 12 ventilation device has a housing 13 which has a circular pipe socket 14, at one end of which an approximately square front part is connected, which forms the closure device 10.
  • the axial fan 11 consisting of an electric motor 15 and an impeller 16 fixed to its rotor shaft is inserted.
  • the motor 15 is held on the tube 14 by means of struts, not shown.
  • a rectangular short passage 17 for the air conveyed by the fan 11 is then inserted into the pipe socket 14, which forms an extension of the ventilation duct formed by the pipe socket 14.
  • This passage 17 can be closed by five closure lamellae 19, which are pivotably mounted about parallel axes of rotation by means of pivots 20 engaging in bores of two opposite walls of the passage 17 are.
  • a short arm 21 protruding perpendicularly from it is molded onto each closure lamella 19 and carries a drive pin 22 integral with it. These pins 22 are arranged parallel to the axes of rotation of the closure slats 19 and at a distance from their axes of rotation.
  • an arm 25 which struts vertically from it, is integrally molded onto it, which engages under a tongue-shaped actuating element 26 which is designed in the manner of a leaf spring and which pulls the coupling rod 23 out of the fully extended uppermost position, in which the Closure device 10 is closed, ie its closure slats 19 are in the closed positions shown, can be moved against the force of the return spring 24 into the bottom position shown in broken lines, in which the closure slats 19 are in their intended maximum open positions.
  • the pivoting angle of the closure slats 19 between the closed position and the maximum open position can be, for example, 75 to 85 °.
  • the actuator 26 consists in this embodiment of a rectangular, elongated, in the fully extended position approximately straight metal strips of constant thickness made of a memory alloy, the left end of which is held immovably in an electrically insulating, housing-fixed holder 27 with reference to FIG. 1.
  • the actuator 26 assumes two different shapes (bending states) in a two-way effect, depending on its temperature being above or below a shape change temperature or shape change temperature range determined by its memory alloy. These two different bending states are referred to below as the "cold end shape” and the “warm end shape”.
  • the cold final shape is the fully drawn shape and the warm final shape is shown in broken lines.
  • the actuating element 26 presses the coupling rod 23 into the lowest position, the actuating element 26 also being bent somewhat elastically in order to securely set this lowest position, in which the pins 22 rest against the housing-fixed stops determining the maximum open position of the closure slats 19 .
  • the uppermost position of the coupling rod 23 shown is determined by the fact that the driving pins 22 also rest against fixed stops, the actuator 26 being able to be lifted somewhat from the arm 25 of the coupling rod 23 as shown; since the return spring 24 pulls the coupling rod -23 in this uppermost position.
  • FIG. 2 shows a top view of the actuator 26 of the closure device 10 according to FIG. 1, this actuator 26 being shown removed from this closure device 10.
  • the cold final shape of the actuator 26 can be, for example, below approximately 70 ° C. and the warm final shape above approximately 80 ° C. It is therefore sufficient to transfer the coupling rod 23 by means of this actuator 26 from the fully drawn position to the dash-dotted position to raise the temperature of the actuator 26 to over 80 ° C.
  • the actuator 26 has then returned to its fully extended position, in which the return spring 24 has then pulled the coupling rod 23 up to the fully drawn position, in which the closure slats 19 are closed again.
  • the leaf spring-like elastic actuator 26 penetrates this sleeve 30.
  • an electrical lead wire 31 is soldered to the actuator 26 and another electrical lead wire 32 to the heating resistor. These two wires 31, 32 form the electrical connecting lines of the heating resistor, the actuator 26 also being on participates in conducting the electrical heating current from the wire 31 to the heating resistor 29.
  • FIG. 3 shows a preferred circuit diagram of the device 12 according to FIG. 1.
  • the electric motor 15 of the axial fan 11 and the heating resistor 29 are connected in parallel with one another and can be connected together to the electrical AC network 34 via a switch 33.
  • the switch 33 When the switch 33 is open, the electric motor 15 and the heating resistor 29 are switched off. It is then in the stationary state, the "cold final shape" of the actuator 26 and thus the closed position of the shutter blades 19. When the switch 33 is closed, the electric motor 15 starts immediately and the heating resistor 29 is heated and in turn heats the actuator 26.
  • This actuator 26 is relatively short, as shown. E.g. its length can be 3 to 5 cm and preferably less than half the length of the closure slats 19.
  • the control element which has metallic and thus good thermal conductivity, is heated so quickly that it begins to move the coupling rod 23 downward within a few seconds after the heating resistor 29 is switched on, and thus the Opening slats 19 to open.
  • the full opening of these closure slats was achieved in a test model which had the design shown in FIG. 1 within approximately 10-15 seconds. This time can be kept even shorter by increasing the heating or extending the heating resistor 29.
  • the actuator 26 cools down again and the shape change temperature range is traversed in the downward direction again, so that the actuator 26, thanks to the two-way effect of its memory alloy, returns to the fully drawn position in which the Sealing slats 19 are closed.
  • the time from the start of switching off the heating resistor 29 to the complete closing of the closure lamellae was approximately 2-3 minutes. This period can also be shorter or longer if desired. It can be lengthened, for example, by selecting the temperature of the control element 26 that occurs when the heating resistor is switched on, or by selecting a lower temperature range or by providing the control element 26 with a heat-insulating coating or coating that slows down or cools it down.
  • the delay time with which the complete closure of the closure slats 19 occurs after the heating resistor 29 has been switched off can be shortened by weaker heating of the actuator 26 or by stationary arrangement of the electric heater at a distance from the actuator 26.
  • the heat capacity of the heating resistor slows down 29 the cooling of the actuator 26, so that one can accelerate its cooling by arranging the heating resistor at a distance from the actuator 26.
  • the actuating device having the actuating element 26, the heating resistor 29 and the coupling rod 23 for opening and closing the closure slats 19 is structurally simple, requires little space and is very reliable. It also opens and closes the shutter slats 19 silently and gently. The energy requirement of the heater 29 is only low and it has short switch-on delay times and also relatively short switch-off delay times. It also has larger reserves of power with more defined start and end positions of the actuator 26 than a bimetallic leaf spring.
  • the closure device 10 'shown in detail in FIGS. 3 and 4 in a rear view has an essentially square frame-like housing 13 in which a square air passage opening 17 is arranged, which can be opened and closed again by means of closure lamellae 19 which like 35, of the housing 13, the pivot pin 20 is rotatably mounted about horizontal axes of rotation in the operating position and can be rotated by means of an adjusting device 48.
  • drive pins 22 are fixedly arranged on these closure plates, such as 19, which engage in guide slots of an axially movable coupling rod 23 'which serves to rotate the closure plates, this coupling rod 23' in its uppermost axial position shown in FIG.
  • This coupling rod 23 ' has a strip-like shape above an annular collar 37, and below the annular collar 37 it has a pin 39 which is circular in cross section and which projects into a bore in a coupling member 41 having a plate 40, which guides it with plain bearing play.
  • a helical compression spring 42 is supported in a recess on the top of the plate 40, on which the annular collar 37 of the coupling rod 23 'rests.
  • This spring 42 forms a compensation spring for a reserve stroke of the coupling member 41 relative to the coupling rod 23 ', the purpose of which will be explained further below.
  • This compensating spring 42 is harder than the spring 24 ', so that it is not yet fully compressed in the upper stop position of the coupling rod 23' according to FIG. 4.
  • the actuator 26 forms a helix in this embodiment, i. H. its wire made of a memory alloy has a helical course.
  • the illustrated shape of the actuator 26 can also have another suitable shape which can bring about the vertical lifting movements of the coupling rod 23 ', preferably the shape of a conical helical spring, such as conical spring, truncated cone spring, double conical spring, etc.
  • This actuator 26 is placed on a fixedly arranged on the lower bottom wall 43 of the housing 13 fitting 44, as shown, that a short pin 45 of this fitting 44 protrudes somewhat into this actuator 26 with) little radial play and this actuator 26 on one Ring collar 51 of this fitting 44 is seated on the housing 13 for axial support.
  • the electric heating coil 29 ' is switched on, i.e. H. charged with electricity, and this now heats the actuator 26 practically uniformly and rapidly over its entire circumference both by heat radiation and by rapid heating of the interior 56 of the tube 50 which is closed off by the plate 40. As a result of the warming of this air, it tends to rise. However, it cannot initially escape upward from the tube 50 because of the plate 40 in its closed position.
  • the memory alloy of the actuator 26 has a two-way effect and can, for example, advantageously be a Zn-Cu-Al alloy.
  • the shape change temperature range of the actuator 26 for the transition from the cold final shape to the warm final shape can preferably be approximately 65-85 ° C and for the return from the warm final shape to the cold final shape preferably approximately 70-55 ° C.
  • Other shape change temperature ranges are of course also possible, depending on the memory alloy.
  • the plate 40 Since the heating of the actuator 26 takes place very quickly after switching on the heating winding 29 'as a result of the interior 56 of the tube 50 in the vertical upright position until the plate 40 is opened, the plate 40 begins correspondingly very quickly after switching on to open the heating winding 29 ', and since the shape change temperature range is only relatively small, the heating winding 29' brings about a rapid further change in shape of the actuating element 26 even after opening the plate 40 and thus a rapid transition into its warm final shape shown in FIG. 4, in which the Sealing slats 19 are open. To close the closure slats 19, the electrical heating winding 29 'is switched off. Since at this time the plate 40 is still in the shape shown in FIG.
  • the thermal upward flow (arrows 58) of this air in the tube 50 caused by the heating of the air in the interior of the tube 50 leads rapidly Cooling of the actuator 26 by inflowing cold, now no longer heated air from below into the tube 50.
  • the result is that the shape change temperature range from the warm to the cold final shape of the actuator 26 is passed through correspondingly quickly and the actuator 26 has reached its cold final shape after a short time, in which the closure device 10 is closed again.
  • the resilient axial relative adjustment, ie axial buffering, possible between the coupling rod 23 'and the coupling member 41 by the compensating spring 42 has the following purpose: First of all, it should be mentioned that the compensating spring 42 is always present when the actuator 26 is in the warm final shape (FIG. 4) is compressed more than in the presence of the cold final shape of the actuator (Fig. 5), in the latter case the size of the compression by the warm final shape of the actuator 26 and the uppermost position limited by a stop fixed to the housing Coupling rod 23 'is determined.
  • an effect degradation can occur in the course of the operating time, i. that is, at least one of the two final shapes of the actuator 26 changes somewhat over the course of the operating time. This can lead to a lengthening or shortening of the warm and / or cold final shape of the actuator 26.
  • the change in the warm final shape can be automatically compensated for by the compensating or buffer spring 42 in its effect on the adjustment of the coupling rod 23 '.
  • the compensating spring 42 causes the coupling rod 23 'nevertheless by the changed warm final shape of the actuator 26 to its uppermost position, which causes the closure slats 19 to be fully open, that is, until it comes to rest the housing stop assigned to this position is pressed.
  • the same takes place thanks to the compensating spring 42 if the warm final shape of the actuator 26 should lengthen (which should not normally occur, and in this case then with a correspondingly greater compression of the compensating spring 42 in the uppermost position of the coupling rod 23 '.
  • the above-mentioned axial distance between the collar 46 and the actuator 26 in its cold final shape can serve to render the effect of the extension of the cold final shape of the adjusting member 26 ineffective in its effect on the closed position of the plate 40, so that this closed position when cold Final shape of the actuator 26 is always reached.
  • the annular collar 46 of the coupling member 41 also has the task of forming a throttle member which restricts the 4 0 held thermal air flow through the tube is switched on heating coil 29 'and the open plate 50 from bottom to top.
  • the outer diameter of this) collar 46 is matched to the inner diameter of the tube 50 so that when the heating is switched on, the warm final shape is always reliably maintained even when the plate 40 is fully open. By means of a suitable diameter of the annular collar 46, this can be achieved with minimal heating power of the electrical heating winding 29 '.
  • the actuator 26 is advantageously still in its warm final shape completely or substantially within the tube 50, so that it is not only washed by heated air, but is also heated to its full length by the heat radiation caused by the heating of the tube 50 , which reduces the heating power required to maintain the warm final shape of the actuator 26.
  • the memory alloy serves not only to change the shape of the control element 26, but also as a heating resistor which is used for its own heating. It is understood that in this case the electrical resistance of the memory alloy must be sufficiently large.
  • Memory alloys suitable for this purpose can preferably be Ni-Ti alloys. 6 shows an electrical circuit diagram of this type, in which the control element 26 can be connected in series with an ohmic series resistor 53 via an on-off switch 33 to a current source 34 for its own heating, which serves to change the shape. In this case, the windings of the actuator 26 according to Fig. 5 do not touch each other in the cold final shape.

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Abstract

Verschlußeinrichtung (10') für Lüftungskanäle oder dergleichen, mit mindestens einem beweglichen Verschlußorgan (19), dessen Öffnen und Schließen eine Stellvorrichtung (48) dient, die ein zu seiner Gestaltänderung elektrisch beheizbares Stellorgan (26) aufweist. Zur Verringerung der Heizenergie und der Zeitdauer zum Öffnen bzw. Schließen der Verschlußeinrichtung besteht das Stellorgan (26) aus einer Memory-Legierung.

Description

  • Die Erfindung betrifft eine Verschlußeinrichtung für Lüftungskanäle od. dergl. gemäß dem Oberbegriff des Patentanspruchs 1.
  • Dabei ist unter "Lüftungskanäle od. dergl." verstanden, daß es sich um Lüftungskanäle oder um sonstige der Lüftung dienende öffnungen, die der Zu- oder Abfuhr von Zuluft oder Abluft zu Lüftungszwecken dienen, handelt. Derartige Verschlußeinrichtungen dienen also dazu, der Lüftung von Gebäuderäumen od. dergl. dienende Lüftungskanäle oder sonstige Lüftungsöffnungen, wie Wandöffnungen, Fensteröffnungen od. dergl., zu öffnen und zu verschließen, wobei es im allgemeinen üblich ist, dem betreffenden Lüftungskanal oder der betreffenden Lüftungsöffnung einen Ventilator zuzuordnen, welcher die Zu- oder Abluft durch diesen Lüftungskanal od. dergl. bläst oder saugt. Der Lüftungskanal kann also auch ein luftführender Kanal oder Luftdurchlaß eines lufttechnischen Gerätes sein, bspw. eines Wand- oder Fensterlüfters.
  • Solche Verschlußeinrichtungentweisen als Verschlußorgane meist mehrere zueinander parallele Verschlußlamellen auf, die gemeinsam aus ihrer Geschlossenstellung in ihre Offenstellung und zurück verstellbar sind. Doch können auch andere Verschlußorgane vorgesehen sein, bspw. eine einzige Drehklappe, Schieber od. dergl.
  • Es ist bekannt, die Verschlußlamellen einer solchen Verschlußeinrichtung mittels einer Stellvorrichtung zu öffnen, die eine Bimetallblattfeder und eine auf diese einwirkende elektrische Heizung aufweist, wobei ein Endbereich der Bimetallblattfeder mit dem Gehäuse der Verschlußeinrichtung unbeweglich verbunden und ihr freies Ende mit dem oder den Verschlußorganen zu dessen bzw. deren Verstellung mechanisch gekoppelt ist (DE-OS 23 22 769). Diese Verschlußeinrichtung verstellt zwar das oder die Verschlußorgane geräuschlos und sanft, unterliegt praktisch keinem Verschleiß und ist kostengünstig. Jedoch verstellt sie das oder die Verschlußorgane im Gefolge des Einschaltens der Heizung nur sehr langsam, wenn man zwecks geringen Energieverbrauchs der elektrischen Heizung diese möglichst leistungsschwach auslegt, so daß die ab Beginn des Einschaltens der Heizung bis zum Erreichen der hierdurch bewirkbaren, betreffenden Endstellung (max. Offenstellung oder Geschlossenstellung) des oder der Verschlußorgane verstreichende Zeitspanne - nachfolgend Einschaltverzögerungszeit genannt - relativ lang ist. Selbst dann ist der Energieverbrauch der elektrischen Heizung noch relativ groß. Wenn man die Energieaufnahme der elektrischen Heizung zwecks Abkürzung der Einschaltverzögerungszeit größer auslegt, wird die Bimetallblattfeder auf noch höhere Temperaturen aufgeheizt und ihr übergang in die kalte Stellung, in der die Verschlußeinrichtung je nach Auslegung geöffnet und oder geschlossen ist, dauert dann entsprechend länger, was unerwünscht ist. Man hat deshalb vorgesehen, daß die Heizung der Bimetallblattfeder auf stark und schwach umschaltbar ist, derart, daß beim Einschalten die Heizung selbsttätig auf stark einstellbar ist und die Umschaltung auf schwache Beheizung selbsttätig erfolgt, wenn die Bimetallblattfeder zumindest nahezu die der Verstellung des Verschlußorganes dienende Verbiegung erreicht hat (DE-OS 23 53 367). Diese Umschalteinrichtung verteuert jedoch die Schalteinrichtung für die elektrische Heizung. In beiden Fällen verläuft die beim Abkühlen der Bimetallblattfeder durch deren hierdurch bedingten Gestaltänderung bewirkbare Verstellung des oder der Verschlußorgane sehr langsam, da diese Verstellung über einen relativ großen Temperaturbereich der Bimetallblattfeder von bspw. 80 - 160 K erfolgt. Die Ausschaltverzögerungszeit ist also bei dieser Bimetallblattfeder besondern groß, was zwar in manchen Fällen erwünscht ist, jedoch in vielen Fällen nicht. Unter Ausschaltverzögerungszeit ist dabei die Zeitspanne verstanden, die ab Beginn des Ausschaltens der Heizung verstreicht, bis das oder die Verschlußorgane ihre durch das Ausschalten der Heizung bewirkbare Endstellung (Geschlossenstellung oder maximale Offenstellung) erreicht haben.
  • Es ist deshalb eine Aufgabe der Erfindung, eine Verschlußeinrichtung der obengenannten Art zu schaffen, deren Stellvorrichtung bei weiterhin baulich einfacher Ausbildung ebenfalls geräuschlos oder nahezu geräuschlos das oder die Verschlußorgane zu öffnen und zu schließen vermag und praktisch keinem Verschleiß unterliegt, jedoch mit erheblich weniger elektrischer Energie für die Beheizung auskommen kann und auch kürzere Ein- und Ausschaltverzögerungszeiten des oder der Verschlußorgane bei geringem schaltungstechnischem Aufwand ermöglicht.
  • Zur Lösung dieser Aufgabe ist, ausgehend von einer Verschlußeinrichtung der im Oberbegriff des Patentanspruchs 1 genannten Art vorgesehen, daß das Stellorgan aus einer Memory-Legierung besteht.Memory-Legierugen sind bekannte s. z.B. TAUTZENBERGER/STÖCKEL "Gedächtnis-Effekt und technisch anwendbare Legierungen", Zeitschrift für wirtschaftliche Fertigung (ZwF) 78 (1983), 10, S. 486-488. Sie haben die Eigenschaft, bei höherer Temperatur eine andere Gestalt einzunehmen als bei niedrigerer Temperatur. Als Memory-Legierung kommen z.B. NiTi, Cu-Zn-Al oder Cu-Al-Ni-Legierungen infrage. Bevorzugt kann eine Cu-Zn-Al-Legierung vorgesehen sein, da sie besonders kostengünstig ist.
  • Die Temperatur-Obergangsschwelle der Memory-Legierung kann durch Variation der Legierungszusammensetzung bspw. zwischen -150°C und +150°C gezielt eingestellt werden. Diese Temperatur-Obergangsschwelle sei nachfolgend Formänderungstemperatur oder Formänderungstemperaturbereich genannt, der z. B. etwa 10 bis 20 K betragen kann. Bevorzugt kann vorgesehen sein, daß die Formänderungstemperatur bzw. der Formänderungstemperaturbereich der Memory-Legierung für das Stellorgan innerhalb einer Temperaturzone von ungefähr 50 - 90 °C, besonders zweckmäßig von ungefähr 65 - 85°C liegt. Bevorzugt kann der Formänderungstemperaturbereich ca. 10 K betragen und von ungefähr 70 - 80°C reichen. Diese Temperaturwerte sind unter Berücksichtigung der Erfordernisse der Praxis besonders günstig für geringe Heizenergie und für kurze Ein- und Ausschaltzeitverzögerungen des oder der Verschlußorgane.
  • Wenn der Formänderungstemperaturbereich bspw.,von ca. 70° bis ca.80°reicht, bedeutet dies, daß das oder die Verschlußorgane bei einer Temperatur,des Stellorganes von über ca. 80°C sich in der einen Endstellung, vorzugsweise der max. Offenstellung, und bei einer Temperatur des Stellorganes unter ca. 70°C sich in der anderen Endstellung, vorzugsweise der Geschlossenstellung, befinden. Dieser Formänderungstemperaturbereich liegt innerhalb der oben als bevorzugt angegebenen Temperaturzone von 60 bis 85° C. Mit dem Ausdruck.Temperaturzone ist eine Temperaturzone bezeichnet, innerhalb der die Formänderungstemperatur bzw. der Formänderungstemperaturbereich liegen kann, wobei der jeweilige Formänderungstemperaturbereich kleiner als die Temperaturzone, in welcher er zweckmäßig liegen kann, ist oder ihr entsprechen kann.
  • Die Memory-Legierung ergibt gegenüber einer Bimetallblattfeder u.a. folgende Vorteile. Auch wenn die elektrische Heizung nur eine einzige Heizleistung aufweist - also nur ein-und ausschaltbar ist und,wenn eingeschaltet, stets dieselbe elektrische Leistungsaufnahme hat-,lassen sich kurze Einschaltverzögerungszeiten erreichen,wie sie im Falle einer dieselbe Verstellung bewirkenden Bimetallblatt-feder zumindest mit einer einzigen Heizleistung nicht erzielbar sind. Die Ausschaltverzögerungszeiten des erfindungsgemäß aus einer Memory-Legierung bestehenden Stellorganes können beträchtlich kleiner als die einer Bimetallblattfeder sein, da das Stellorgan infolge der Memory-Legierung seine durch Ausschalten der Heizung bewirkbare "Endgestalt"-im weiteren kalte Endgestalt genannt - im Gegensatz zu einer Bimetallblattfeder bereits bei noch relativ hoher Eigentemperatur erreicht, und zwar in obigem Beispiel bei ca. 70° C und nicht erst bei Raumtemperatur (ca. 20°) wie eine Bimetallblattfeder. Auch kann das Volumen des Stellorganes und damit seine Wärmekapazität vorteilhaft erheblich kleiner als das einer denselben Stellweg und dieselben Stellkräfte aufbringenden Bimetallblattfeder sein.
  • Im allgemeinen ist es wichtiger, die Verschlußeinrichtung rasch zu öffnen als rasch zu schließen. Da das Erwärmen des Stellorganes stets rascher als sein Abkühlen erfolgen kann, ist es vorteilhaft vorzusehen, daß das oder die Verschlußorgane durch Einschalten der elektrischen Beheizung des Stellorganes geöffnet und durch ihr Ausschalten wieder geschlossen werden.
  • Darüber hinaus ergibt das Stellorgan aus einer Memory-Legierung u.a. noch folgende weitere Vorteile: Überraschenderweise können seine Kosten wegen des geringeren Volumens sogar geringer als die einer einen vergleichbaren Stellweg und vergleichbare Stellkräfte aufbringenden Bimetallblattfeder sein, so daß die Kosten des Stellorganes relativ zu den Kosten für eine Bimetallblattfeder sogar gesenkt werden können. Auch benötigt die elektrische Heizung erheblich geringere Leistungsaufnahme als die elektrische Heizung einer für die Verstellung desselben oder derselben Verschlußorgane dienenden Bimetallblattfeder. Der elektrische Energieverbrauch läßt sich also durch die Erfindung senken und auch die Kosten der elektrischen Heizung erniedrigen. Ferner kann man mit geringeren, durch die Beheizung erzielten Temperaturen des Stellorganes auskommen, was u. a. auch den Vorteil hat, daß die durch die elektrische Heizung des Stellorganes mit erwärmten benachbarten Teile aus Kunststoff oder dergl. aus weniger temperaturfestem Material als im Falle einer beheizten Bimetallblattfeder ausgebildet werden können. Der auch schon im Falle einer Bimetallblattfeder relativ geringe Platzbedarf des Stellorganes wird durch die Erfindung noch weiter erheblich verringert. Auch läßt das Stellorgan aus einer Memory-Legierung größere Stellkräfte bei kleinerer Bauweise als eine Bimetallblattfeder zu. Auch sind die beiden Endgestalten - des Stellorganes wesentlich genauer definiert als im Falle einer Bimetallblattfeder, da sich letztere in Abhängigkeit der Temperatur über den gesamten Eigentemperaturbereich, der durch die Beheizung und Nichtbeheizung auftritt, verbiegt, wogegen die Formänderung des Stellorganes aus einer Memory-Legierung nur bei der Formänderungstemperatur bzw. im Formänderungstemperaturbereich auftritt, der in jedem Fall wesentlich kleiner ist als der Temperaturbereich, dem die beheizte Bimetallblattfeder ausgesetzt werden muß.
  • Es kann vorgesehen sein, daß das Stellorgan die Gestalt einer Blattfeder aufweist, vorzugsweise in seiner einen Biegestellung dabei ungefähr gerade ist und im Zweiwegeffekt arbeitet. Dies ergibt relativ große Stellkräfte bei rascher Verstellung des oder der Verschlußorgane. Es können jedoch auch andere Gestaltungen des Stellorganes vorgesehen sein, bspw. als Stab, der vorzugsweise in einer Biegestellung ungefähr gerade sein kann und gemäß dem Zweiwegeffekt wirkt oder die Gestalt einer in'beiden Biegestellungen gegensinnig gekrümmten Biegefeder oder dergl., die insbesondere gemäß dem All-Round-Effekt wirken kann, hat. Wenn besonders große Stellwege des Stellorganes erwünscht sind, kann es auch die Gestalt einer Schrauben- oder Spiralfeder aufweisen oder U- oder V-förmige Gestalt aufweisen. Auch andere Gestaltungen kommen infrage. Vorzugsweise kann das Stellorgan zungenförmig ausgebildet sein. Memory-Legierungen haben im allgemeinen auch elastische Eigenschaften. Man kann schon deshalb das Stellorgan, wenn es die Gestalt einer Feder aufweist, auch als Feder, bspw. als Biege; Blatt-, Schrauben-, Spiralfeder oder dergl. bezeichnen.
  • Die elektrische Beheizung des Stellorganes kann durch eine gesonderte elektrische Heizeinrichtung erfolgen oder es kann seine Memory-Legierung selbst als Heizwiderstand dienen. Die elektrische Heizung kann auf dem Stellorgan angeordnet sein. Sie benötigt dann besonders geringe Heizleistung. Dabei genügt es, da Memory-Legierungen metallisch sind und demzufolge Wärme recht gut leiten, wenn sie sich nur über einen relativ kleinen Teil der Länge des Stellorganes erstreckt, vorzugsweise über weniger als ein Viertel der Länge des Stellorganes. Diese Heizung kann beispielsweise ein PTC-Element sein, d. h. ein elektrischer Widerstand mit positivem Temperaturkoeffizient, der die elektrische Leistungsaufnahme mit zunehmender Erwärnung verringert. Auch kommen andere Ausbildungen infrage,u.a.solche, die ungefähr konstante elektrische Leistungsaufnahme haben. Beispielsweise kann die Heizung auch als elektrische Heizwicklung,als elektrische Widerstandsschicht o.dergl.ausgebildet Oft kann auch zweckmäßig vorgesehen sein, daß die Heizung sein. nicht auf dem Stellorgan angeordnet ist, sondern stationär am Gehäuse der Verschlußeinrichtung, vorzugsweise neben dem Stellorgan, so daß dieses dann insbesondere durch Wärmestrahlung und ggfs. auch durch Wärmekonvektion von der Heizung aus beheizt wird.
  • Die Länge des Stellorganes kann relativ klein sein. Wenn die Verschlußeinrichtung mit Verschlußlamellen als Verschlußorgane versehen ist, kann dabei vorzugsweise vorgesehen sein, daß die Länge des Stellorganes kleiner als die halbe Länge der Verschlußlamelle ist. Hierdurch ist der Platzbedarf für das Stellorgan besonders klein und es läßt sich besondere gut im Gehäuse und einfach unterbringen.
  • Das Stellorgan kann zur Ausübung seiner Stellkraft am Gehäuse der Verschlußeinrichtung abgestützt sein. Besonders zweckmäßig kann ein Bereich des Stellorganes mit dem Gehäuse unbeweglich verbunden sein.
  • In der Zeichnung sind Ausführungsbeispiele der Erfindung dargestellt. Es zeigen:
    • Fig. 1 eine Rückansicht einer Verschlußeinrichtung gemäß einem Ausführungsbeispiel der Erfindung, wobei an der Verschlußeinrichtung ein Axialventilator angeordnet ist,
    • Fig. 2 eine Draufsicht auf das Stellorgan der Verschlußeinrichtung nach Fig. 1,
    • Fig. 3 ein elektrisches Schaltbild der Verschlußeinrichtung mit Ventilator nach Fig. 1,
    • Fig. 4 eine gebrochene, ausschnittsweise und teilweise geschnittene Rückansicht einer Verschlußeinrichtung ohne Ventilator in geöffnetem Zustand, gemäß einem weiteren Ausführungsbeispiel der Erfindung,
    • Fig. 5 die Verschlußeinrichtung nach Fig. 4, jedoch in ihrer Geschlossenstellung,
    • Fig. 6 ein weiteres Schaltbild einer Verschlußeinrichtung gemäß einem Ausführungsbeispiel.
  • Die in Fig. 1 dargestellte Verschlußeinrichtung 10 mit Ventilator 11 kann in der Praxis auch als Wandeinbaulüfter mit integrierter Verschlußeinrichtung bezeichnet werden. Dieses kombinierte, im Ganzen mit 12 bezeichnete lufttechnische Gerät weist ein Gehäuse 13 auf, das einen kreisrunden Rohrstutzen 14 aufweist, an dessen einem Ende ein im Umriß ungefähr quadratisches Stirnteil angeschlossen ist, das die Verschlußeinrichtung 10 bildet.
  • In dem einen Lüftungskanal für unerwärmte Zuluft oder Abluft bildenden Rohrstutzen 14, der mittels der Verschlußeinrichtung 10 verschließbar ist, ist der aus einem Elektromotor 15 und einem auf dessen Läuferwelle befestigtem Flügelrad 16.bestehender Axialventilator 11 eingesetzt. Der Motor 15 ist mittels nicht dargestellter Streben am Rohr 14 gehalten.
  • In der Verschlußeinrichtung 10 ist anschließend an den Rohrstutzen 14 ein rechteckförmiger kurzer Durchlaß 17 für die vom Ventilator 11 geförderte Luft eingelassen, der eine Verlängerung des durch den Rohrstutzen 14 gebildeten Lüftungskanales bildet. Dieser Durchlaß 17 ist durch fünf Verschlußlamellen 19 verschließbar, die mittels in Bohrungen von zwei einander gegenüberliegenden Wänden des Durchlasses 17 eingreifender Drehzapfen 20 um zueinander parallele Drehachsen schwenkbar gelagert sind. An jede Verschlußlamelle 19 ist ein von ihr senkrecht abstehender kurzer Arm 21 mit angespritzt, welcher einen mit ihm einstückigen Mitnehmerstift 22 trägt. Diese Stifte 22 sind parallel zu den Drehachsen der Verschlußlamellen 19 und im Abstand von deren Drehachsen angeordnet.
  • Diese Stifte 20 durchdringen mit Gleitlagerspiel Bohrungen einer geraden Koppelstange 23, die in einer rückwärtigen Aussparung des Gehäuses 13 sich senkrecht zu den Drehachsen der Verschlußlamellen 19 erstreckend angeordnet ist. Durch Auf- und Abwärtsbewegen der Koppelstange 23 können die Verschlußlamellen 19 synchron geschlossen und geöffnet werden. Am oberen Ende dieser Koppelstange 23 greift eine eine Rückstellfeder bildende Zugfeder 24 an, deren oberes Ende in ein Widerlager am Gehäuse 13 eingehängt ist und die die Koppelstange 23 in aufwärtiger Richtung zieht.
  • Am unteren Ende der aus elektrisch isolierendem Kunststoff gespritzten Koppelstange 23 ist ein von ihr senkrecht abstrebender Arm 25 einstückig mit angespritzt, der ein in Art einer Blattfeder ausgebildetes zungenförmiges Stellorgan 26 untergreift, welches die Koppelstange 23 aus der voll ausgezogen dargestellten obersten Stellung, in der die Verschlußeinrichtung 10 geschlossen ist, d. h. ihre Verschlußlamellen 19 sich in den dargestellten Geschlossenstellungen befinden, gegen die Kraft der Rückstellfeder 24 in die strichpunktiert dargestellte, unterste Stellung bewegbar ist, in der die Verschlußlamellen 19 sich in ihren vorgesehenen maximalen Offenstellungen befinden. Der Schwenkwinkel der Verschlußlamellen 19 zwischen der Geschlossenstellung und der maximalen Offenstellung kann bspw. 75 bis 85° betragen.
  • Das Stellorgan 26.besteht in diesem Ausführungsbeispiel aus einem rechteckförmigen, länglichen, in der voll ausgezogen dargestellten Stellung ungefähr geraden Metallstreifen konstante Dicke aus einer Memory-Legierung, dessen bezogen auf Fig. 1 linkes Ende in einem ihn elektrisch isolierenden,gehäusefesten Halter 27 unbeweglich gehalten ist. Das Stellorgan 26 nimmt im Zweiwegeffekt zwei unterschiedliche Gestalten (Biegezustände) an, je nachdem seine Temperatur über oder unter einer durch seine Memory-Legierung bestimmten Formänderungstemperatur bzw. Formänderungstemperaturbereich liegt. Diese beiden unterschiedlichen Biegezustände seien nachfolgend die "kalte Endgestalt" und die "warme Endgestalt" bezeichnet. Die kalte Endgestalt ist die voll ausgezogen dargestellte Gestalt und die warme Endgestalt ist strichpunktiert dargestellt. In der warmenEndsestalt drückt-das Stellorgan 26 die Koppelstange 23 in die unterste Stellung, wobei das Stellorgan 26 auch noch etwas elastisch gebogen ist, um diese unterste Stellung sicher einzustellen, in der die Stifte 22 an die maximale Offenstellung der Verschlußlamellen 19 bestimmenden gehäusefesten Anschlägen anliegen.
  • Es sei noch erwähnt, daß die dargestellte oberste Stellung der Koppelstange 23 dadurch bestimmt ist, daß die Mitnehmerstifte 22 dabei ebenfalls an gehäusefesten Anschlägen anliegen, wobei das Stellorgan 26 von dem Arm 25 der Koppelstange 23 wie dargestellt etwas abgehoben sein kann; da die Rückstellfeder 24 die Koppelstange -23 in diese oberste Stellung zieht. Dadurch, daß das Stellorgan 26 in seiner kalten Endgestalt vom Arm 25 etwas abgehoben ist,bspw. einen Abstand von 1-2 mm von ihm hat, läßt dieses "Spiel" der mechanischen Verbindung zwischen dem Stellorgan 26 und den Verschlußlamellen 19 Änderung der kalten Endgestalt des Stell- organes 26 durch Effektabbau, d.h. durch Materialermüdung ohne Nachteil zu.
  • Fig. 2 zeigt eine Draufsicht auf das Stellorgan 26 der Verschlußeinrichtung 10 nach Fig. 1, wobei dieses Stellorgan 26 aus dieser Verschlußeinrichtung 10 herausgenommen dargestellt ist.
  • Die kalte Endgestalt des Stellorganes 26 kann beispielsweise unterhalb ca. 70°C und die warme Endgestalt oberhalb ca. 80°C vorliegen. Es genügt deshalb, um die Koppelstange 23 mittels dieses Stellorganes 26 aus der voll ausgezogen dargestellten Stellung in die strichpunktierte Stellung zu überführen, die Temperatur des Stellorganes 26 auf über 80°C zu erhöhen. Beim Wiederabkühlen auf unter 70°C ist das Stellorgan 26 dann in seine voll ausgezogene Stellung zurückgekehrt,in der die Rückstellfeder 24 dann die Koppelstange 23 in die voll ausgezogen dargestellte Stellung nach oben gezogen hat, in der die Verschlußlamellen 19 wieder geschlossen sind.
  • Dem Beheizen des aus einer Memory-Legierung bestehenden Stellorganes dient ein Heizwiderstand 29, der hier ein PTC-Widerstand ist, der ungefähr in der Längsmitte des Stellorganes 26 auf dieses in metallischemKontakt aufgesetzt ist und auf ihm mittels einer kurzen Hülse 30 aus elektrisch isolierendem Material gehalten ist. Das blattfederartige elastische Stellorgan 26 durchdringt diese Hülse 30. An das Stellorgan 26 ist ferner ein elektrischer Leitungsdraht 31 angelötet und an den Heizwiderstand ein anderer elektrischer Leitungsdraht 32. Diese beiden Drähte 31,32 bilden die elektrischen Anschlußleitungen des Heizwiderstandes, wobei auch das Stellorgan 26 an dem Leiten des elektrischen Heizstromes von dem Draht 31 zum Heizwiderstand 29 teilnimmt.
  • In Fig. 3 ist ein bevorzugtes Schaltbild des Gerätes 12 nach Fig. 1 dargestellt. Der Elektromotor 15 des Axialventilators 11 und der Heizwiderstand 29 sind parallel zueinander geschaltet und gemeinsam über einen Schalter 33 an das elektrische Wechselstromnetz 34 anschließbar.
  • Wenn der Schalter 33 geöffnet ist, sind der Elektromotor 15 und der Heizwiderstand 29 ausgeschaltet. Es liegt dann im stationären Zustand die "kalte Endgestalt" des Stellorganes 26 und damit die Geschlossenstellung der Verschlußlamellen 19 vor. Wenn der Schalter 33 geschlossen wird, läuft der Elektromotor 15 sofort an und der Heizwiderstand 29 wird erhitzt und erhitzt seinerseits das Stellorgan 26. Dieses Stellorgan 26 ist wie dargestellt, relativ kurz. Bspw. kann seine Länge 3 bis 5 cm betragen und vorzugsweise kleiner als die halbe Länge der Verschlußlamellen 19 sein. Hierdurch wird trotz des nur einen kurzen mittleren Bereich des Stellorganes 26 kontaktierenden Heizwiderstandes 29 das metallische und damit gute Wärmeleitfähigkeit aufweisende Stellorgan so rasch erwärmt, das es bereits innerhalb weniger Sekunden nach Einschalten des Heizwiderstandes 29 beginnt, die Koppelstange 23 nach unten zu bewegen und damit die Verschlußlamellen 19 zu öffnen. Die volle öffnung dieser Verschlußlamellen wurde bei einem Versuchsmodell, das die in Fig. 1 dargestellte Bauart hatte, innerhalb von ca. 10 - 15 Sekunden erreicht. Durch Verstärkung der Heizung oder Verlängerung des Heizwiderstandes 29 kann diese Zeit noch kürzer gehalten werden.
  • Wenn der Heizwiderstand 29 wieder ausgeschaltet wird, kühlt sich das Stellorgan 26 wieder ab und dabei wird wieder der Formänderungstemperaturbereich in abwärtiger Richtung durchlaufen, so daß das Stellorgan 26 dank des Zweiwegeffektes seiner Memory-Legierung wieder in die voll ausgezogen dargestellte Stellung zurückkehrt, in der die Verschlußlamellen 19 geschlossen sind. Bei dem genannten Versuchsmodell betrug die Zeitdauer vom Beginn des Ausschaltens des Heizwiderstandes 29 bis zum vollständigen Schließen der Verschlußlamellen ca. 2 - 3 min. Diese Zeitdauer kann auf Wunsch auch noch kürzer oder länger vorgesehen werden. Verlängern läßt sie sich bspw. dadurch, indem die bei eingeschaltetem Heizwiderstand auftretende Temperatur des Stellorganes 26 höheroder der Formänderungstemperaturbereich niedriger gewählt wird oder indem das Stellorgan 26 stellenweise oder vollständig mit einer sein Abkühlen verlangsamenden , wärmedämmenden Umhüllung oder Beschichtung versehen wird. Verkürzen läßt sich die Verzögerungszeit, mit der das vollständige Schließen der Verschlußlamellen 19 nach Abschalten des Heizwiderstandes 29 eintritt, durch schwächere Beheizung des Stellorganes 26 oder durch stationäre Anordnung der elektrischen Heizung im Abstand vom Stellorgan 26. Und zwar verlangsamt in diesem Ausführungsbeispiel die Wärmekapazität des Heizwiderstandes 29 das Abkühlen des Stellorganes 26, so daß man durch Anordnung des Heizwiderstandes im Abstand vom Stellorgan 26 dessen Abkühlen beschleunigen kann.
  • Die das Stellorgan 26, den Heizwiderstand 29 und die Koppelstange 23 aufweisende Stellvorrichtung zum öffnen und Schließen der Verschlußlamellen 19 ist baulich einfach, benötigt nur wenig Platz und ist sehr betriebssicher. Auch öffnet und schließt sie die Verschlußlamellen 19 geräuschlos und sanft. Der Energiebedarf der Heizung 29 ist nur gering und sie weist kurze Einschaltverzögerungszeiten und auch relativ kurze Auschaltverzögerungszeiten auf. Auch hat sie größere Kraftreserven mit definierteren Anfangs- und Endstellungen des Stellorganes 26 als eine Bimetallblattfeder.
  • Die in Fig. 3 und 4 in Rückansicht ausschnittsweise dargestellte Verschlußeinrichtung 10' weist ein im wesentlichen quadratisches rahmenartiges Gehäuse 13 auf, in welchem eine quadratische Luftdurchlaßöffnung 17 angeordnet ist, die wieder mittels Verschlußlamellen 19 geöffnet und verschlossen werden kann, die mittels ihrer in Randleisten, wie 35, des Gehäuses13 drehbar gelagerten Drehzapfen 20 um in der Betriebsstellung horizontale Drehachsen drehbar gelagert sind und mittels einer Stellvorrichtung 48 gedreht werden können. Zu diesem Zweck sind an diesen Verschlußlamellen, wie 19, wieder Mitnehmerstifte 22 fest angeordnet, die in Führungsschlitze einer dem Drehen der Verschlußlamellen dienenden, axial bewegbaren Koppelstange 23' eingreifen, wobei diese Koppelstange 23' in ihrer in Fig. 4 dargestellten obersten axialen Stellung die Verschlußlamellen 19 in ihren maximalen Offenstellungen, die durch einen gehäusefesten, nicht dargestellten Anschlag für die Koppelstange 23' bestimmt sind, hält. Diese Koppelstange 23' ist in der Betriebsstellung dieser Verschlußeinrichtung 10' ungefähr vertikal gerichtet und obenseitig durch eine als Rückstellfeder dienende Druckfeder 24t federbelastet, die sich an der obersten Rahmenwand 36 des Gehäuses 13 abstützt.
  • Diese Koppelstange 23' hat oberhalb eines Ringbundes 37 leistenförmige Gestalt, und unterhalb des Ringbundes 37 weist sie einen im Querschnitt kreisrunden Zapfen 39 auf, der in eine Bohrung eines einen Teller 40 aufweisenden Koppelgliedes 41, dieses mit Gleitlagerspiel geradeführend, hineinragt. Dabei stützt sich in einer obenseitigen Vertiefung des Tellers 40 eine Schraubendruckfeder 42 ab, auf der der Ringbund 37 der Koppelstange 23' aufliegt. Diese Feder 42 bildet eine Ausgleichsfeder für einen Reservehub des Koppelgliedes 41 relativ zur Koppelstange 23', dessen Zweck weiter unten noch erläutert wird. Diese Ausgleichsfeder 42 ist härter als die Feder 24', so daß sie in der oberen Anschlagsstellung der Koppelstange 23' gemäß Fig. 4 noch nicht vollständig zusammengedrückt ist.
  • Das Stellorgan 26 bildet in diesem Ausführungsbeispiel eine Wendel, d. h. ihr Draht aus einer Memory-Legierung weist schraubenlinienförmigen Verlauf auf. Anstelle der dargestellten Gestalt des Stellorgänes'26 als zylindrische Schraubenfeder kann es auch andere geeignete Gestalt aufweisen, die die vertikalen Hubbewegungen der Koppelstange 23' bewirken kann, vorzugsweise die Gestalt einer konischen Schraubenfeder, wie Kegelfeder, Kegelstumpffeder, Doppelkegelfeder usw.
  • Dieses Stellorgan 26 ist auf ein an der unteren Bodenwand 43 des Gehäuses 13 fest angeordnetes Formstück 44, wie dargestellt, so aufgesetzt, daß ein kurzer Zapfen 45 dieses Formstückes 44 in dieses Stellorgan 26 mit)geringem radialem Spiel etwas hineinragt und dieses Stellorgan 26 auf einem Ringbund 51 dieses Formstückes 44 zur axialen Abstützung am Gehäuse 13 aufsitzt.
  • Das einstückige rotationssymmetrische Koppelglied 41 weist einen kreisrunden Ringbund 46 und einen von diesem nach unten abstrebenden Hohlzapfen 47 auf, welch letzterer in die das Stellorgan 26 bildende Wendel, wie dargestellt, mit radialem Spiel etwas hineinragt, so daß die Längsachse des Stellorganes 26 im Betrieb ständig ungefähr mit den miteinander fluchtenden Längsachsen des Koppelgliedes 41 und der Koppelstange 23' fluchtet. An der unteren Bodenwand 43 sind ferner zwei rippenförmige schmale Halter 49 zum Halten eines zylindrischen Rohres 50 angeordnet. Dieses Rohr 50 wird durch diese beiden Halter 49 im Abstand oberhalb der unteren Bodenwand 43 so gehalten, daß seine Längsachse mit den Längsachsen des Koppelgliedes 41 und der Koppelstange 23' fluchtet. Die untere Stirnseite dieses Rohres 50 befindet sich in Höhe oder etwas unterhalb der Höhe des Ringbundes 51 des Formstückes 44. Die obere Stirnseite dieses Rohres 50 befindet sich etwas höher als das obere Ende des Stellorganes 26 in dessen gedehnter, d. h. hier seiner warmen Endgestalt (Fig. 4), so daß sich das Stellorgan 26 zur gleichmäßigen Beheizung stets innerhalb des Innenraumes 56 des Rohres 50 befindet. Der Teller 40 bildet einen Verschluß, der das Rohr 50 in der kalten Endgestalt des Stellorganes 26 obenseitig verschließt. Dieses Rohr 50 weist, wie dargestellt, einen sich praktisch über seine Länge erstreckenden zylindrischen, kreisrunden Ring 52 auf, in den eine elektrische Heizwicklung 29' aus Widerstandsdraht eingebettet ist, die sich nahe der Innenwandfläche dieses dünnen Ringes 52 befindet. Ggfs. kann diese Heizwicklung an dieser Innenwandfläche des Ringes 52 anliegend angeordnet sein oder auf dieser Innenwandfläche eine elektrische Widerstandsschicht als Heizung angeordnet sein. Dieser Ring 52 besteht aus elektrisch isolierendem Material, bspw. aus Keramik, hitzebeständigem Kunststoff oder dergl. Zur Verbesserung der'wärmeisolierenden Wirkung dieses Ringes 52 ist er noch von'einer wärmedämmenden Isolierung 55 umfaßt, vorzugsweise einem Silivonkautschukschlauch- Dieser Ring 50 unfaft das Stellorgan 26 wie dargestellt mit Abstand. Die Zuleitungsdrähte zu der Heizwicklung 29' sind nicht dargestellt. Diese Stellvorrichtung 48 arbeitet wie folgt:
    • In kaltem Zustand hat das Stellorgan 26 die in Fig. 5 dargestellte Gestalt, in der seine Windungen praktisch aneinander anliegen. Der Teller 40 des Koppelgliedes 41 sitzt dann auf dem Rohr 50, dessen Innenraum nach oben abschließend, auf, wobei sich der Ringbund 46 dieses Koppelgliedes in geringem Abstand von bspw. 1 - 2 mm oberhalb des Stellorganes 26 befindet, so daß hier axiales Spiel zwischen diesem Ringbund 46 und dem Stellorgan 26 zum Ausgleich von Toleranzen und wegen evtl. Effektabbaus des Stellorganes 26 vorhanden ist. Zu diesem Zweck faßtauch der Zapfen 47 mit umfangs- seitigem Spiel in die Wendel,/ hinein. Bei dieser kalten Endgestalt des Stellorganes 26 befinden sich die Verschlußlamellen 19 in ihren Geschlossenstellungen, d. h. daß diese Verschlußeinrichtung 10' geschlossen ist.
  • Zum überführen der Verschlußlamellen 19 in ihre Offenstellungen wird die elektrische Heizwicklung 29' eingeschaltet, d. h. mit Strom beschickt, und diese beheizt nun das Stellorgan 26 über seinen ganzen Umfang praktisch gleichmäßig und rasch sowohl durch Wärmestrahlung als auch durch rasche Erwärmung der dm durch den Teller 40 abgeschlossenen Innenraum 56 des Rohres 50 befindlichen Luft. Infolge der Erwärmung dieser Luft hat diese die Tendenz, nach oben zu steigen. Sie kann jedoch zunächst noch nicht aus dem Rohr 50 nach oben entweichen wegen des in seiner Geschlossenstellung befindlichen Tellers 40. Die Memory-Legierung des Stellorganes 26 weist einen Zweiwegeffekt auf und kann bspw. zweckmäßig eine Zn-Cu-Al- Legierung sein. Der Formänderungstemperaturbereich des Stellorgans 26 für den Übergang von der kalten Endgestalt in die warme Endgestalt kann vorzugsweise ca. 65 - 85°C und für die Rückstellung von der warmen Endgestalt in die kalte Endgestalt vorzugsweise ca. 70 - 55°C betragen. Auch andere Formänderungstemperatur bereiche sind selbstverständlich je nach Memory-Legierung möglich.
  • Da die Erwärmung des Stellorganes 26 nach Einschalten der Heizwicklung 29' infolge des zunächst noch nach oben abgeschlossenen Innenraumes 56 des in vertikaler Aufrechtstellung befindlichen Rohres 50 bis zum öffnen des Tellers 40 sehr rasch erfolgt, beginnt sich der Teller 40 entsprechend sehr rasch nach Einschalten der Heizwicklung 29' zu öffnen, und da der Formänderungstemperaturbereich nur relativ klein ist, bewirkt die Heizwicklung 29' auch nach öffnen des Tellers 40 rasche weitere Gestaltänderung des Stellorganes 26 und damit raschen Übergang in seine in Fig. 4 dargestellte warme Endgestalt, in der die Verschlußlamellen 19 geöffnet sind. Zum Schließen der Verschlußlamellen 19 wird die elektrische Heiz-wicklung 29' abgeschaltet. Da zu diesem Zeitpunkt sich der Teller 40 noch in der in Fig. 4 dargestellten Gestalt im Abstand oberhalb des Rohres 50 befindet, führt die durch die Beheizung der Luft im Innenraum des Rohres 50 bedingte thermische Auftriebsströmung (Pfeile 58)dieser Luft im Rohr 50 rasche Kühlung des Stellorganes 26 durch Einströmen von kalter, nunmehr nicht mehr beheizter Luft von unten in das Rohr 50 herbei. Die Folge ist, daß wiederum der Formänderungstemperaturbereich von der warmen in die kalte Endgestalt des Stellorganes 26 entsprechend rasch durchlaufen wird und das Stellorgan 26 so schon nach kurzer Zeit seine kalte Endgestalt erreicht hat, in der die Verschlußeinrichtung 10 wieder geschlossen ist.
  • Die durch die Ausgleichsfeder 42 mögliche federnde axiale Relativverstellung, d. h. axiale Pufferung, zwischen der Koppelstange 23' und dem Koppelglied 41 hat folgenden Zweck: Zunächst sei noch erwähnt, daß die Ausgleichsfeder 42 bei Vorliegen der warmen Endgestalt (Fig. 4) des Stellorganes 26 immer stärker als bei Vorliegen der kalten Endgestalt des Stellorganes (Fig. 5) zusammengedrückt ist, wobei in letzterem Fall die Größe der Zusammendrückung durch die warme Endgestalt des Stellorganes 26 und die oberste, durch einen gehäusefesten Anschlag begrenzte Stellung der Koppelstange 23' bestimmt ist.
  • Bei besonders kostengünstigen Memory-Legierungen, wie bspw. bei Zn-Cu-Al-Legierungen, kann sich im Laufe der Betriebszeit ein Effektabbau einstellen, d. h., daß sich mindestens eine der beidenEndgestalten des Stellorganes 26 im Laufe der Betriebszeit etwas ändert. Dies kann also zu einer Längung oder Verkürzung der warmen und/oder kalten Endgestalt des Stellorganes 26 führen. Die Änderung der warmen Endgestalt läßt sich durch die Ausgleichs- oder Pufferfeder 42 in ihrer Auswirkung auf die Verstellung der Koppelstange 23' selbsttätig kompensieren. Findet nämlich eine Verkürzung der warmen Endgestalt des Stellorganes 26 statt, dann bewirkt die Ausgleichsfeder 42, daß die Koppelstange 23' dennoch durch die geänderte warme Endgestalt des Stellorganes 26 in ihre oberste, die volle Offenstellung der Verschlußlamellen 19 bewirkende Stellung, also bis zum Anliegen an den dieser Stellung zugeordneten Gehäuseanschlag gedrückt wird. Dasselbe findet dank der Ausgleichsfeder 42 statt, falls die warme Endgestalt des Stellorganes 26 sich längen sollte (was normalerweise nicht auftreten dürfte, und zwar in diesem Fall dann unter entsprechend stärkerem Zusammendrücken der Ausgleichsfeder 42 in der obersten Stellung der Koppelstange 23'.
  • Auch der erwähnte axiale Abstand zwischen dem Ringbund 46 und dem Stellorgan 26 in seiner kalten Endgestalt kann dazu dienen, durch Effektabbau bewirkte Verlängerung der kalten Endgestalt des Stellorganes 26 in ihrer Auswirkung auf die Geschlossenstellung des Tellers 40 unwirksam zu machen, so daß diese Geschlossenstellung bei kalter Endgestalt des Stellorganes 26 stets erreicht wird.
  • ) Der Ringbund 46 des Koppelgliedes 41 hat auch noch die Aufgabe, ein Drosselglied zu bilden, das die bei eingeschalteter Heizwicklung 29' und geöffnetem Teller 40 stattfindende thermische Luftdurchströmung des Rohres 50 von unten nach oben drosselt. Der Außendurchmesser dieses ) Ringbundes 46 ist auf den Innendurchmesser des Rohres 50 so abgestimmt, daß bei eingeschalteter Heizung die warme Endgestalt auch bei voll geöffnetem Teller 40 stets sicher aufrecht erhalten wird. Durch geeigneten Durchmesser des Ringbundes 46 kann dies mit minimaler Heizleistung der elektrischen Heizwicklung 29' erreicht werden.
  • Das Stellorgan 26 befindet sich vorteilhaft auch in seiner warmen Endgestalt noch vollständig oder im wesentlichen innerhalb des Rohres 50, so daß es nicht nur von erwärmter Luft umspült wird, sondern auch auf seiner vollen Länge durch die durch die Beheizung des Rohres 50 bewirkte Wärmestrahlung beheizt wird, was die zum Aufrechterhalten der warmen Endgestalt des Stellorganes 26 erforderliche Heizleistung verringert.
  • Die Ausbildung des Stellorganes 26 in Gestalt einer Schraubenfeder oder Wendel hat auch die folgenden Vorteile:
    • Das Stellorgan hat bei gegebenem Raumbedarf größeres Arbeitsvermögen als bei Ausbildung in Gestalt einer Blattfeder. Auch die mit geringem Aufwand erreichbare gleichmäßige Beheizung ist von Vorteil für die Funktion und Lebensdauer der Memory-Legierung. Der Raumbedarf ist sehr gering und die Herstellung des Stellorganes einfach. Es besteht ferner auch die Möglichkeit, die Wendel 26 nicht nur von außen, sondern auch von ihrem Innenraum aus zu beheizen, indem bspw. dies durch einen in ihrem Innenraum angeordneten oder ihren Innenraum durchdringenden, stationären Heizstab bewirkt wird.
  • Es besteht auch die Möglichkeit, das Stellorgan 26 direkt durch es durchfließenden elektrischen Strom zu beheizen, sei es allein oder zusätzlich zu einer gesonderten Heizung. In diesem Fall dient die Memory-Legierung nicht nur der Formänderung des Stellorganes 26, sondern gleichzeitig als ein der eigenen Beheizung dienender Heizwiderstand. Es versteht sich, daß in diesem Fall der elektrische Widerstand der Memory-Legierung ausreichend groß sein muß. Hierfür geeignete Memory-Legierungen können vorzugsweise Ni-Ti-Legierungen sein. In Fig. 6 ist ein elektrisches Schaltbild dieser Art dargestellt, bei dem das Stellorgan 26 in Reihe mit einem ohm'schen Vorwiderstand 53 über einen Ein-Aus-Schalter 33 an eine Stromquelle 34 zur eigenen, der Gestaltänderung dienenden Beheizung anschaltbar ist. In diesem Fall dürfen die Windungen des Stellorganes 26 nach-Fig. 5 in der kalten Endgestalt nicht aneinander anliegen.

Claims (18)

1. Verschlußeinrichtung für Lüftungskanäle oder dergl., mit mindestens einem beweglichen Verschlußorgan, dessen öffnen und Schließen eine elektrisch speisbare Stellvorrichtung dient, die am Gehäuse der Verschlußeinrichtung angeordnet ist und ein Stellorgan aufweist, das zur thermisch reversiblen Gestaltänderung elektrisch beheizbar ist, dadurch gekennzeichnet , daß das Stellorgan (26) aus einer Memory-Legierung besteht.
2. Verschlußeinrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß das Stellorgan (26) durch eine Rückstellfeder (24; 24') in Richtung auf ihre eine Endstellung, vorzugsweise in Richtung auf ihre sich bei ausgeschalteter Heizung einstellende Endgestalt bis zum Erreichen dieser Endgestalt oder bis nahe vor Erreichen dieser Endgestalt federbelastet ist.
3. Verschlußeinrichtung nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß das Stellorgan (26) die Gestalt einer Blattfeder aufweist, deren eine Endgestalt vorzugsweise im wesentlichen gerade ist.
4. Verschlußeinrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß das Stellorgan (26) aus einem Streifen oder Draht besteht, dessen einer Endbereich mit dem oder den Verschlußorganen (19) zu dessen bzw. deren Verstellung mechanisch gekoppelt ist, wobei die mechanische Kopplung vorzugsweise eine Koppelstange (23; 23') aufweist.
5. Verschlußeinrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß ein Bereich, vorzugsweise ein Endbereich des Stellorganes (26) mit-dem Gehäuse der Verschlußeinrichtung unbeweglich verbunden ist.
6. Verschlußeinrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß das Stellorgan (26) stabförmig ausgebildet ist.
7. Verschlußeinrichtung nach einem der Ansprüche 1 - 5, dadurch gekennzeichnet, daß das Stellorgan (26) die Gestalt einer Schraubenfeder, vorzugsweise einer zylindrischen oder konischen Schraubenfeder aufweist.
8. Verschlußeinrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß eine der Beheizung des Stellorganes (26) dienende elektrische Heizung (29) auf dem Stellorgan (26) angeordnet ist und/oder daß der beheizte Zustand des Stellorganes (26) dem öffnen und Offenhalten des oder der Verschlußorgane (19) dient.
9. Verschlußeinrichtung mit Verschlußlamellen als Verschlußorgan, dadurch gekennzeichnet, daß die Länge des Stellorganes (26) kleiner als die halbe Länge der Verschlußlamelle (19) ist.
10. Verschlußeinrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß das Stellorgan (26) gemäß dem Zweiwegeffekt oder dem All-Round-Effekt arbeitet.
11. Verschlußeinrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die Formänderungstemperatur bzw. der Formänderungstemperaturbereich des Stellorganes (26) innerhalb einer Temperaturzone von ca. 50 - 90°C, vorzugsweise von ca. 65 - 85°C liegt.
12. Verschlußeinrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß das Stellorgan (26) aus-einer Cu-Zn-Al-Legierung besteht.
13. Verschlußeinrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß das Stellorgan (26) im Innenraum eines am Gehäuse (13) stationär angeordneten Rohres (50) angeordnet ist, vorzugsweise in allseitigem Abstand von diesem Rohr.
14. Verschlußeinrichtung nach Anspruch 13, dadurch gekennzeichnet, daß die dem Stellorgan zugeordnete elektrische Heizung (291) an oder in der Rohrwandung angeordnet und/oder vom Stellorgan umfaßt ist.
15. Verschlußeinrichtung nach Anspruch 13 oder 14, dadurch gekennzeichnet, daß die mechanische Verbindung (23', 42, 40) zwischen dem Stellorgan (26) und dem mindestens einen Verschlußorgan (191 einen Verschluß (40) aufweist, der in der einen Endgestalt des Stellorganes (26), vorzugsweise in dessen kalter Endgestalt, ein Stirnende des Rohres (50) verschließt.
16. Verschlußeinrichtung nach Anspruch 15, dadurch gekennzeichnet, daß das Rohr (50) in der Betriebsstellung der Verschlußeinrichtung aufrecht angeordnet und seine obere öffnung durch den Verschluß (40) verschließbar ist und daß das untere Stirnende des Rohres ständig zumindest teilweise offen ist und/oder daß in der Rohrwandung an oder nahe diesem unteren Stirnende mindestens eine ständig offene Luftdurchtrittsöffnung vorgesehen ist.
17. Verschlußeinrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die mechanische Verbindung zwischen dem Stellorgan (26) und dem mindestens einen Verschlußorgan (19) in einer der beiden Endgestalten des Stellorganes Spiel aufweist und/oder daß die mechanische Verbindung zwischen dem mindestens einen Verschlußorgan und dem Stellorgan eine elastische Pufferung (42) aufweist, die dem Ausgleich von durch Effektabbau auftretenden Formänderungen mindestens einer Endgestalt des Stellorganes dient.
18. Verschlußeinrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß das Stellorgan dadurch allein oder zusätzlich beheizbar ist, indem es einen seiner eigenen Beheizung dienenden elektrischen Widerstand bildet, der an eine Stromquelle anschließbar ist.
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