Stellvorrichtung, insbesondere thermoreaktive Stellvorrichtung

Die Erfindung betrifft eine Stellvorrichtung, insbesondere eine thermoreaktive Stellvorrichtung.

Elektrische Stellvorrichtungen zum Verstellen bzw. Betätigen eines mechanischen Stellelements sind bekannt. Die herkömmlichen Stellvorrichtungen weisen einen komplexen Aufbau auf und der Betrieb erfordert elektrischen Strom.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine Stellvorrichtung bereitzustellen, die in Abhängigkeit von der Temperatur (= thermoreaktiv) steuerbar ist, und die mit einem verhältnismäßig einfachen und unkomplizierten Aufbau mit hoher Zuverlässigkeit Stellkräfte im Bereich mehrerer Newton erzeugt.

Zur Lösung dieser Aufgabe stellt die Erfindung die Stellvorrichtung, insbesondere thermoreaktive Stellvorrichtung, gemäß Anspruch 1 bereit, umfassend ein zumindest abschnittsweise gekrümmtes, schlauchförmiges Federelement, wobei das Federelement mit einem Medium, das wenigstens eine inkompressible Komponente enthält, derart befüllt ist, dass sich das Federelement bei einer Volumenänderung des Mediums elastisch verformt, um ein an das Federelement koppelbares Stellelement mechanisch verstellen zu können. Die erfindungsgemäße Stellvorrichtung erzeugt in Abhängigkeit von der Temperatur des Mediums bzw. aufgrund der temperaturbedingten Volumenänderung des Mediums, bei verhältnismäßig einfachem und unkompliziertem Aufbau mit hoher Zuverlässigkeit große Stellkräfte, und löst die der Erfindung zugrundeliegende Aufgabe.

Die erfindungsgemäße Stellvorrichtung arbeitet im Wesentlichen nach dem Prinzip einer Bourdonfeder. Eine Bourdonfeder ist allgemein eine rund gebogene Rohrfeder ovalen Querschnitts, die einseitig verschlossen ist und sich unter Druckeinwirkung aufbiegt. Diese Druckeinwirkung wird von außen in die Bourdonfeder eingeleitet und die Verformung z.B. in einen Zeigerausschlag eines Manometers umgesetzt.

BESTäTIGUNGSKOPIE l

Im Gegensatz zu den meisten mechanischen Manometern, bei denen die Bourdonfeder zu finden ist, ist bei der erfindungsgemäßen Stellvorrichtung die Bourdonfeder beidseitig verschlossen, so dass die Druckänderung in der Bourdonfeder entstehen muss. Dies wird aufgrund der Volumenänderung der inkompressiblen Komponente erreicht.

Ein Medium bzw. ein Fluid, das seine Dichte bei Druck von außen nicht ändert, wird „in- kompressibel" genannt. Wenngleich inkompressible Fluide in der Natur nicht existieren, kann man für die meisten Berechnungen, wie z.B. Wasser in Wasserleitungen unter Normalbedingungen, jedoch von einem inkompressiblen Fluid ausgehen. Zur besseren Verständlichkeit wird im Rahmen dieser Beschreibung und den Ansprüchen der Begriff „in- kompressibles Medium" verwendet, und soll ein im Wesentlichen inkompressibles Medium ebenfalls umfassen.

Weitere bevorzugte Ausführungen der Erfindung werden in den Unteransprüchen beansprucht.

Vorteilhaft ändert sich eine Krümmung des Federelements in Abhängigkeit der Volumen- änderung des Mediums. Bezogen auf ein kreisförmig oder spiralförmig gekrümmtes Federelement verringert sich die Krümmung des Federelements bei Volumenzunahme des Mediums und vergrößert sich bei Volumenabnahme des Mediums, so dass durch die temperaturbedingte Volumenänderung des Mediums eine Schwenkbewegung eines freien Endes des Federelements entsteht. Diese Schwenkbewegung ist zur Verstellung bzw. Betätigung eines mechanisch an das freie Ende des Federelements koppelbaren Stellelements nutzbar.

Es hat sich weiterhin als vorteilhaft gezeigt, wenn das Federelement in einem Ausgangszustand zumindest abschnittsweise eine von der Kreisform abweichende Querschnittsform, vorzugsweise eine ovale oder polygonale Querschnittsform, bevorzugt eine polygonale Querschnittsform mit abgerundeten Ecken aufweist. Eine derartige Querschnittsform hat im Gegensatz zu einem Kreisquerschnitt ein kleineres Verhältnis zwischen Querschnittsfläche und Umfang. Um die Volumenzunahme des Mediums in dem beidseitig abgeschlossenen schlauchförmigen Federelement aufnehmen zu können, ist der Querschnitt bestrebt in eine Kreisform überzugehen, da ein Kreisquerschnitt das günstigste Verhältnis zwischen Quer- schnittsfläche und Umfang aufweist. Durch diese Querschnittsveränderung des Federelements kommt es zu einer Veränderung der Krümmung des Federelements.

Je flacher die Querschnittsform des Federelements im Ausgangszustand ist, d.h. je kleiner das Verhältnis von Dicke zu Breite der Querschnittsform ist, um so größer ist die Tendenz zur Krümmungsänderung des Federelements bei Volumenänderung des Mediums. Die Dicke der Querschnittsform bemisst sich dabei senkrecht bzw. radial zu einer Krümmungs- achse, und die Breite der Querschnittsform bemisst sich parallel zur Krümmungsachse der Krümmung.

In diesem Zusammenhang hat sich gezeigt, dass das Federelement in einem Verformungszustand gegenüber dem Ausgangszustand eine der Kreisform angenäherte Querschnittsform aufweist. Damit kann ein größeres Volumen in dem Federelement bei glei- ehern Umfang aufgenommen werden. Somit ist die Volumenänderung des Mediums gezielt in eine Verformung des Federelements umsetzbar.

In einer weiteren Ausführung der Erfindung ist das Federelement in einem Ausgangszustand zumindest abschnittsweise spiralförmig und/oder schraubenförmig ausgebildet und weist vorzugsweise zwischen 1 und 20, bevorzugt zwischen 2 und 10, besonders bevorzugt 5 Windungen auf. Dadurch wird der Stellweg der Stellvorrichtung im Wesentlichen proportional zur Anzahl der Windungen erhöht. Die Spirale ist eine Kurve, die um einen zentralen Punkt oder Achse verläuft und je nach Laufrichtung, sich immer weiter von diesem bzw. dieser entfernt oder annähert. Eine Sonderform der Spirale ist die proxotypische Spirale, die ein Gebilde in der Ebene ist, d. h. keine Erstreckung entlang ihrer Krümmungsachse aufweist. Die Schraube dagegen ist eine Kurve, die sich mit konstanter Steigung um den Mantel eines Zylinders dreht. Beliebige spiralförmige und/oder schraubenförmige Ausgestaltungen des Federelements im Sinne der obigen Definitionen sind ausführbar und sollen im Rahmen dieser Offenbarung als mit umfasst gelten. Um die Stellvorrichtung in besonders kompakten Bauräumen anzuwenden, hat es sich als vorteilhaft erwiesen, wenn das Federelement eine Abmessung von weniger als 80 mm x 80 mm x 80 mm, vorzugsweise weniger als 60 mm x 60 mm x 60 mm, bevorzugt weniger als 40 mm x 40 mm x 40 mm aufweist.

Es hat sich weiterhin gezeigt, dass das Medium zusätzlich zu der inkompressiblen Komponente eine gasförmige Komponente enthalten kann. Die gasförmige Komponente dient der Feineinstellung des Stellweges und sorgt für eine Verschleppung des Stelleffekts bzw. eine Zeitverzögerung zwischen einer Temperaturänderung der inkompressiblen Komponente und der Stellbewegung der Stellvorrichtung.

Bei einer gewissen Steifigkeit des Federelementes bewirkt eine Ausdehnung der in- kompressiblen Komponente zunächst eine Verdichtung der gasförmigen Komponente. Somit steigt vorerst der Druck nur langsam im Federelement an und es kommt zu einer verzögerten elastischen Verformung des Federelements. Bei einer Volumenverringerung der inkompressiblen Komponente dehnt sich die gasförmige Komponente aus und der Druck im Federelement sinkt.

Es hat sich als zweckdienlich erwiesen, wenn zumindest eine inkompressible Komponente des Mediums im Bereich von +5°C bis +50 ⁰ C, vorzugsweise im Bereich von +10 ⁰ C bis +30°C, bevorzugt im Bereich +15°C bis +25°C, besonders bevorzugt in einem der Bereiche +16°C bis +18°C, +18°C bis +20 ⁰ C oder +20°C bis +22°C einen überproportional hohen Wärmeausdehnungskoeffizienten aufweist, weil diese Temperaturbereiche z. B. in Kühlhäusern, Gewächshäusern, Wohnräumen, oder dergleichen auftreten. Somit kann mit der erfindungsgemäßen Stellvorrichtung eine gezielte mechanische Betätigung bei derartigen Temperaturen ausgelöst werden. Dadurch wird eine Vielzahl möglicher Anwendungen er- schlössen.

Weiterhin hat es sich als günstig erwiesen, wenn zumindest eine inkompressible Komponente des Mediums im Bereich von +5°C bis +50 ⁰ C, vorzugsweise im Bereich von +10 ⁰ C bis +30 ⁰ C, bevorzugt im Bereich +15°C bis +25°C, besonders bevorzugt in einem der Bereiche +16°C bis +18°C, +18°C bis +20°C oder +20 ⁰ C bis +22°C einen Phasenübergang, vorzugsweise einen Fest/Flüssig - Phasenübergang aufweist. Da sich das Volumen bestimmter Medien beim Phasenübergang sprunghaft verändert, wirkt sich dies auf die elastische Verformung des Federelementes aus, so dass besonders in diesem Temperaturbereich des Phasenüberganges ein großer Stellweg erreicht werden kann.

In diesem Zusammenhang hat es sich als günstig gezeigt, wenn zumindest eine Kompo- nente des Mediums ein Paraffin, vorzugsweise ein Paraffingemisch enthält. Da Paraffine eine besonders große Volumenänderung beim Phasenübergang aufweisen, lässt sich ein großer Stellweg realisieren. Durch Mischen geeigneter Paraffine zu einem Paraffingemisch, ist die Phasenübergangstemperatur bzw. der Phasenübergangstemperaturbereich gezielt bis auf wenige Grad Celsius genau einstellbar. Das Paraffin, bzw. das Paraffingemisch ist daher hervorragend als inkompressibles Medium einsetzbar.

Von Vorteil kann es sein, wenn zumindest eine Komponente des Mediums eine ionische Flüssigkeit enthält. Ionische Flüssigkeiten sind Flüssigkeiten, die ausschließlich Ionen enthalten. Es handelt sich also um flüssige Salze, ohne dass das Salz dabei in einem Lösungsmittel wie Wasser gelöst wird. Heutzutage spricht man von ionischen Flüssigkeiten im Zusammenhang mit Salzen, die bereits bei Temperaturen unter 100 ^c C flüssig sind. Beispiele für verwendete Kationen sind alkylierte Imidazolium-, Pyridinium-, Ammonium- oder Phosphonium-Ionen. Als Anionen werden unterschiedlichste Ionen vom einfachen Haloge- nid über komplexere anorganische Ionen wie Tetrafluoroborate bis hin zu großen organischen Ionen wie Trifluoromethansulfonimid herangezogen. Die Größe der beteiligten Ionen behindert die Bildung eines starken Kristallgitters. Bereits geringe thermische Energie genügt daher, um die Gitterenergie zu überwinden und die feste Kristallstruktur aufzubrechen.

In diesem Zusammenhang hat sich auch gezeigt, dass Salzhydrate, wie z.B. Kalzium- chlorid-Hexahydrat als inkompressibles Medium besonders gut eignen, da auch diese beim Phasenübergang eine relativ große Volumenzunahme aufweisen und sich damit das Fe- derelement in diesem Temperaturbereich stark verformt.

Es hat sich weiterhin als günstig erwiesen, wenn zumindest eine Komponente des Mediums im Bereich von +5°C bis +5O ⁰ C, vorzugsweise im Bereich von +10 ⁰ C bis +30 ⁰ C, bevorzugt im Bereich +15°C bis +25°C, besonders bevorzugt in einem der Bereiche +16°C bis +18°C, +18°C bis +20 ⁰ C oder +20 ⁰ C bis +22°C eine Volumenänderung größer 1 %, vorzugsweise von 5 % bis 15 %, bevorzugt von 8 % bis 12 % aufweist. Auf diese Weise sind große Stellwinkel bzw. Stellwege erzielbar.

Das Stellelement kann eine mechanische Klappe sein, wobei die Verstellung des Klappenausschlags durch die Lageveränderung des freien Endes des Federelementes erfolgt, so dass der Volumenstrom eines Mediums durch eine von der Klappe verschließbare öffnung regulierbar ist. Eine derartige mechanische Klappe kann z. B. zur Belüftung von Räumen verwendet werden. Diese Ausführung eignet sich besonders für die Anwendung in Kühlhäusern, Gewächshäusern oder Wohnräumen, wo ein Luftaustausch bei überschreiten bzw. Unterschreiten eines vorgegebenen Temperaturwerts zur Temperaturregulierung erwünscht ist.

Eine weitere Ausführung der Erfindung betrifft eine Verschlussanordnung zum Verschließen einer öffnung, umfassend eine vorbeschriebene Stellvorrichtung, wobei das Stellelement einen Verschluss für eine öffnung bildet und der Grad der öffnung in Abhängigkeit von der Temperatur des Mediums einstellbar ist. Der Grad der öffnung bedeutet in diesem Zusammenhang, die tatsächlich für einen Mediumsaustausch zwischen den beiden durch den Verschluss getrennten Räumen zur Verfügung stehende Fläche im Verhältnis zur Gesamtfläche der öffnung. Mit einer derartigen Verschlussanordnung ist z. B. eine selbstregulierende Steuerung einer Innenraumtemperatur möglich.

Im Rahmen der Erfindung hat sich auch gezeigt, dass die Stellvorrichtung und die Verschlussanordnung auch in kleineren bzw. größeren absoluten Temperaturbereichen eingesetzt werden kann. Beispiele für einen derartigen Einsatz wären z. B. in Heiz- oder Kühlkreisläufen.

Kurze Beschreibung der Zeichnungen:

Figur 1 zeigt schematisch das Wirkprinzip einer erfindungsgemäßen Stellvorrichtung.

Figuren 2a bis 2c zeigen verschiedene Querschnittsformen des Federelements im un- verformten Zustand.

Figuren 3a bis 3c zeigen die zu den Figuren 2a bis 2c entsprechenden Querschnitts- formen des Federelements im verformten Zustand.

Figuren 4a und 4b zeigen ein schraubenförmiges Federelement der erfindungsgemäßen

Stellvorrichtung, in einer Seitenansicht (Fig. 4a) bzw. in einer Frontalansicht (Fig. 4b).

Figur 5 zeigt ein Federelement der erfindungsgemäßen Stellvorrichtung, in der Form einer ebenen Spirale.

Figur 6 zeigt eine mögliche Anwendung einer erfindungsgemäßen Verschlussanordnung mit der erfindungsgemäßen Stellvorrichtung, im Einbauzustand in einer Tür.

Figur 7 zeigt eine weitere mögliche Anwendung der erfindungsgemäßen

Verschlussanordnung mit der erfindungsgemäßen Stellvorrichtung, in einem Einbauzustand über einem Flügelfenster.

Detaillierte Beschreibung der bevorzugten Ausführungsbeispiele:

Die Erfindung betrifft eine Stellvorrichtung, insbesondere thermoreaktive Stellvorrichtung, umfassend ein zumindest abschnittsweise gekrümmtes, schlauchförmiges Federelement 1 , wobei das Federelement 1 mit einem Medium 2, das wenigstens eine inkompressible Komponente enthält, derart befüllt ist, dass sich das Federelement 1 bei einer Volumenände- rung des Mediums 2 elastisch verformt, um ein an das Federelement 1 koppelbares Stellelement 3 mechanisch zu verstellen.

Der Aufbau und das Wirkprinzip der erfindungsgemäßen Stellvorrichtung und einer die Stellvorrichtung aufweisenden, erfindungsgemäßen Verschlussanordnung werden nachfolgend mit Bezug auf beiliegende Figuren ausführlich beschrieben.

Das Federelement 1 ist vorzugsweise ein schlauchförmiger bzw. rohrförmiger, zumindest abschnittsweise gekrümmter Hohlkörper und besteht aus einem elastischen Material, vorzugsweise Metall oder Kunststoff, und weist je nach Dimensionierung eine Wandstärke, vorzugsweise zwischen 0,1 bis 2,0 mm auf, die eine elastische Verformung des Federelements 1 im Bereich der Wandung (Querschnittsformveränderung) zulässt. Ein derartiges Federelement 1 wird auch als Rohrfeder(-element) oder Röhrenfeder(-element) bezeichnet. Der Querschnitt des Federelements 1 kann zumindest zu einem Ende hin kleiner werden, ist aber vorzugsweise konstant. Der Aufbau des Federelements 1 entspricht im Wesentlichen dem Aufbau der herkömmlichen Bourdonfeder, jedoch sind die Abmessungen größer als bei der herkömmlichen Bourdonfeder und das Medium 2 im Inneren des Feder- elements 1 ist abgedichtet und eingeschlossen.

Figur 1 zeigt ein erstes Ausführungsbeispiel der erfindungsgemäßen Stellvorrichtung, wobei das Federelement 1 im unverformten Zustand (Ausgangszustand) einen Dreiviertel kreis um eine Krümmungsachse K beschreibt. Der unverformte Zustand des Federelements 1 ist mit der durchgezogenen Linie dargestellt und der verformte Zustand (Verformungszustand) ist mit der gestrichelten Linie angezeigt. Das Federelement 1 ist an einem Ende fixiert.

Eine Volumenänderung des im Federelement 1 eingeschlossenen Mediums 2, die z.B. durch eine Temperaturveränderung hervorgerufen wird, verformt das Federelement 1 derart, dass sich die Krümmung des Federelements 1 verändert.

Bei einer Volumenzunahme des im Federelement 1 eingeschlossenen Mediums 2 ver- größert sich der Krümmungsradius R auf R'. Bei einer nachfolgenden Volumenabnahme des im Federelement 1 eingeschlossenen Mediums 2 nimmt der Krümmungsradius von R' auf R ab. Durch Vergrößerung des Krümmungsradius von R auf R' ergibt sich eine Lageänderung des freien Endes des Federelementes 1 von E nach E'. Durch Verkleinerung des Krümmungsradius von R' auf R verlagert sich das Ende des Federelements 1 entspre- chend von E' nach E. Die Lageänderung E-E' entspricht einem Stellweg bzw. einem Stellwinkel α der Stellvorrichtung 1.

Die Figuren 2a bis 2c zeigen beispielhaft einige mögliche Querschnittsformen des Federelements 1 mit darin eingeschlossenem Medium 2 im unverformten Zustand. In Figur 2a weist das Federelement 1 im unverformten Zustand eine im Wesentlichen rechteckige Querschnittsform mit abgerundeten Ecken auf. Diese Querschnittsform wird auch als

Flachbogen bezeichnet. In Figur 2b weist das Federelement 1 eine bikonvexe bzw. spitzbogenförmige Querschnittsform auf. Dabei ist die Ausdehnung der Querschnittsform des Federelements 1 senkrecht zur Krümmungsachse K geringer als parallel zur Krümmungsachse K. Auch jede beliebige polygonale Querschnittsform ist mit oder ohne abgerunde- te(n) Ecken einsetzbar. Geeignet sind insbesondere dreieckige, viereckige, fünfeckige, sechseckige, siebeneckige, achteckige, zehneckige und zwölfeckige Querschnittsformen mit oder ohne abgerundete(n) Ecken. In Figur 2c weist das Federelement 1 eine im Wesentlichen ovale bzw. elliptische Querschnittsform auf. Die kleine Halbachse des Ovals bzw. der Ellipse ist dabei im Wesentlichen senkrecht zur Krümmungsachse K ausgerichtet, während sich die große Halbachse des Ovals bzw. der Ellipse vorzugsweise im Wesentlichen parallel zur Krümmungsachse K erstreckt. Je kleiner das Verhältnis von kleiner Halbachse zu großer Halbachse im unverformten Zustand ist, umso stärker wirkt sich eine Volumenänderung des im Federelements 1 eingeschlossenen Mediums 2 auf die Verformung des Federelements 1 aus, was für die Zwecke der Erfindung vorteilhaft ist.

Die Figuren 3a bis 3c zeigen die zu den Figuren 2a bis 2c jeweils entsprechenden Querschnittsformen im Schnitt Ill-Ill aus Figur 1 im verformten Zustand.

Dabei ist zu sehen, dass die Querschnittsform des Federelements 1 im verformten Zustand gegenüber dem unverformten Zustand eine der Kreisform angenäherte Querschnittsform aufweist (vgl. Figuren 2a und 3a; 2b und 3b; 2c und 3c). Dadurch, dass sich die Querschnittsform des Federelements 1 der Kreisform annähert, kann bei gleichbleibendem Um- fang ein größeres Volumen eingeschlossen werden. Dieser Effekt bewirkt, dass eine Volumenzunahme des im Federelement 1 eingeschlossenen Mediums 2 das Federelement 1 an der Krümmungsinnenseite verlängert und an der Krümmungsaußenseite verkürzt, so dass der Krümmungsradius vergrößert wird. Die absolute Länge des Federelements 1 bleibt dabei vorzugsweise im Wesentlichen gleich, so dass die Volumenzunahme des im Feder- element 1 eingeschlossenen Mediums 2 vorzugsweise ausschließlich in eine Querschnittsformveränderung, nicht aber in eine Längenänderung des Federelements 1 umgesetzt wird.

Figuren 4a und 4b zeigen ein schraubenförmig ausgebildetes Federelement 1 der erfindungsgemäßen Stellvorrichtung in der Seitenansicht (Fig. 4a) bzw. in der Frontalansicht (Fig. 4b). Die Schraube ist im geometrischen Sinne eine Kurve, die sich mit konstanter Steigung um den Mantel eines Zylinders dreht. Die Schraube wird gemeinhin auch als zylindrische Spirale oder HeNx bezeichnet. Das dargestellte, schraubenförmige Federelement 1 weist insgesamt fünf Windungen auf. An einem Ende des Federelements 1 ist das Stellelement 3 angeordnet. Das andere Ende des Federelements 1 ist fixiert. Das Feder- element 1 weist z.B. eine Querschnittsform gemäß der Figuren 2a bis 2c im unverformten Zustand bzw. gemäß Figuren 3a bis 3c im verformten Zustand auf. Die Breite B des Federelements 1, d. h. die Erstreckung der Querschnittsform des Federelements 1 im unverformten Zustand im Wesentlichen parallel zur Krümmungsachse K, beträgt z. B. 10 mm. Die Dicke D des Federelements 1 , d. h. die Erstreckung der Querschnittsform des Federele- ments 1 im unverformten Zustand senkrecht zur Krümmungsachse K, beträgt z. B. 2 mm. Durch die Anzahl der Windungen des schraubenförmigen Federelements 1 wird der in Figur 1 veranschaulichte Effekt der Vergrößerung des Krümmungsradius von R auf R' bzw. die Lageänderung des freien Endes des Federelementes 1 von E nach E' entsprechend vervielfacht.

Das Stellelement 3 ist eine mechanische Klappe, vorzugsweise eine Belüftungsklappe, die an einem Ende des Federelements 1 fixiert ist und durch die Krümmungsachse K im unverformten Zustand verläuft, sowie um die Krümmungsachse K drehbar ist.

Durch die verformungsbedingte Lageänderung des freien Endes des schraubenförmigen Federelements 1 von E nach E' (siehe Fig. 1) ist der Klappenausschlag mit dem Stellwinkel α darstellbar. Der überstand der Klappe über die Krümmungsachse K ist mit dem Bezugszeichen X bezeichnet.

Figur 5 zeigt ein Federelement 1 der erfindungsgemäßen Stellvorrichtung in der Form einer ebenen Spirale. Ein Ende des Federelements 1 , hier das innere Ende, ist fixiert, und das freie Ende des Federelements 1 ist mechanisch mit einem Stellelement 3 koppelbar. Dargestellt ist hier der Fall, wenn eine Volumenänderung in einer gegenüber den Figuren 1 und 4 umgekehrten Richtung vorliegt, d. h. eine Volumenverringerung des im Federele- ment 1 eingeschlossenen Mediums 2 stattfindet. Der mit Bezug auf die Figuren 1 bis 4 beschriebene Effekt, hervorgerufen durch eine Volumenzunahme des im Federelement 1 eingeschlossenen Mediums 2, ist im übrigen reversibel. Bei einer Volumenabnahme des im Federelement 1 eingeschlossenen Mediums 2, stellt sich das Federelement 1 aufgrund seiner federelastischen Eigenschaften entsprechend zurück und nimmt den Ausgangszu- stand an. Gemäß Figur 5 verändert sich die Lage des freien Endes des spiralförmigen Federelements 1 bei einer Volumenabnahme des im Federelement 1 eingeschlossenen Mediums 2 durch den übergang des Querschnitts in den Ausgangszustand und erzeugt einen Stellwinkel α.

Figur 6 zeigt einen möglichen Anwendungsfall einer erfindungsgemäßen Verschlussanord- nung 4, umfassend die erfindungsgemäße Stellvorrichtung, wobei das Stellelement 3 einen Verschluss bildet, um eine öffnung 5 in Abhängigkeit der Temperatur des Mediums 2 zu öffnen und zu schließen. Hierbei ist die Verschlussanordnung 4 in einer Tür eingebaut. Bevorzugte Anwendungsfälle sind Türen zu Kühlhäusern, Gewächshäusern, Wohnräumen, etc. und überall dort, wo in einem bestimmten Temperaturintervall eine Bewegung selbst- tätig ausgeführt werden soll. Zur Regulierung der Temperatur in einem Raum wird ein Luftstrom durch eine vom Verschluss verschließbare öffnung in Abhängigkeit von der Temperatur gesteuert. Das Federelement 1 mit dem darin eingeschlossenen Medium 2 ist vorzugweise auf jener Seite der Tür angeordnet, deren Temperaturwert durch den über die Stellvorrichtung bewerkstelligten Klappenausschlag bzw. den durch die öffnung zugeführ- ten Luftstrom zu regulieren ist.

Figur 7 zeigt eine weitere bevorzugte Anwendung der erfindungsgemäßen Verschlussanordnung, wobei die Verschlussanordnung 4 oberhalb eines Flügelfensters eingebaut ist.

Das Stellelement 3 ist als Belüftungsklappe ausgebildet, dessen öffnungsgrad sich in Abhängigkeit der Temperatur verändert.

Das Medium 2 enthält als inkompressible Komponente(n) ein Paraffin, ein Paraffingemisch, ein Silikonöl und/oder eine ionische Flüssigkeit, wobei die inkompressible Komponente des Mediums im Bereich von +5°C bis +50°C, vorzugsweise im Bereich von +10 ⁰ C bis +3O ⁰ C, bevorzugt im Bereich +15°C bis +25°C, besonders bevorzugt in einem der Bereiche +16°C bis +18°C, +18°C bis +20 ⁰ C oder im Bereich von +2O ⁰ C bis +22°C eine lineare Ausdehnung oder bevorzugt einen Phasenübergang, insbesondere einen Fest/Flüssig-Phasen- übergang aufweist. Anders gesagt, weist die inkompressible Komponente des Mediums 2 einen nicht-linearen Wärmeausdehnungskoeffizienten auf, wobei der Phasenübergang den überproportional hohen Wärmeausdehnungskoeffizienten der inkompressiblen Komponente des Mediums 2 im Bereich der Phasenübergangstemperatur bewirkt. Die Volumenänderung der inkompressiblen Komponente des Mediums 2 ist beim Phasenübergang in der Regel größer als 1 %, vorzugsweise von 5 % bis 15 %, bevorzugt von 8 % bis 12 %. Die Phasenübergangstemperatur bzw. der Phasenübergangstemperaturbereich der inkompressiblen Komponente des Mediums 2 kann durch Auswahl und Dosierung der Bestandteile gezielt auf den gewünschten Arbeitstemperaturbereich der Stellvorrichtung eingestellt werden. Durch Zugabe von wärmeübertragenden Partikeln, insbesondere Metallpartikeln aus Eisen, Stahl, Kupfer, Silber, Aluminium, aber auch Graphit in Pulverform zu dem Medium 2 ist beispielsweise ein besserer bzw. schnellerer Wärmeaustausch mit der Umgebung möglich. Durch Zugabe von Keimbildnern, wie z. B. Talkum, Kreide, Kaolin (alle mikronisiert) oder Salze organischer Säuren zu dem Medium 2 können Umwandlungsverzögerungen abgeschwächt und die Phasenübergangstemperaturen beeinflusst werden. Die Stellvorrichtung wird bei überschreiten/Unterschreiten des Arbeitstemperaturbereichs durch Volumenänderung des Mediums 2 tätig.

Aufgrund der elastischen Bauweise ist die Stellvorrichtung auch manuell verstellbar, wobei die manuelle Verstellung die thermisch induzierte Verstellung der Stellvorrichtung auch überlagern kann. Wegen der Inkompressibilität zumindest einer Komponente des Mediums 2 gibt der Querschnitt des Federelementes 1 nach und es ergibt sich eine erzwungene Verformung. Durch die Auswahl der Querschnittsform, der Wandstärke und des Krümmungsradius des Federelementes 1 können bestimmte Verstellparameter verändert werden, wie z. B. der Stellweg bzw. Stellwinkel der Stellvorrichtung, die erzeugte Stellkraft, etc.

Auch kann eine Vorspannung des Federelements 1 durch eine elastische Vorspannung eingestellt werden, die vor einer thermischen Verstellung der Stellvorrichtung überwunden werden muss. Auf diese Weise ist eine Kalibrierung der Stellvorrichtung auf einen bestimmten Temperaturbereich möglich.

- Schutzansprüche -