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2024-01-17T12:39:59Z

Anwendungen

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[[Datei:Dehnstoff wax elemet.PNG|mini|Arbeitsweise Dehnstoffelement]]
[[Datei:Dehnstoffelement.jpg|mini|Dehnstoffelement aus einem Heizkörper-Thermostatkopf mit Blick auf den Metallbalg]]

Das '''Dehnstoffelement''' bzw. Dehnstoffarbeitselement bezeichnet einen mit Dehnstoff gefüllten [[Aktor]] und besteht in der Regel aus einem [[Gehäuse]], einem [[Arbeitskolben]] und dem Dehnstoff.

== Funktion ==
Das Gehäuse ist mit dem Dehnstoff gefüllt, die Füllung besteht je nach Arbeitstemperatur aus [[Öle|Öl]], [[Wachs]], Hart[[paraffin]] oder auch [[Metall]]. Durch Temperaturänderung findet ein materialabhängiger [[Phasenübergang]] statt. Dabei erfährt der Dehnstoff eine signifikante [[Volumen]]änderung. Durch zweckmäßig gestaltete Gehäuse wird die Volumenänderung in eine Bewegung gewandelt. Die dabei zurückgelegte Bewegung ist proportional zur Temperaturänderung des Dehnstoffs, wobei die [[Hysterese]] sehr gering ist.<ref>Sven Langbein, Alexander Czechowicz: ''Konstruktionspraxis Formgedächtnistechnik: Potentiale - Auslegung - Beispiele'', [[Springer Vieweg]], ISBN 978-3-8348-1957-4, S. 158</ref> Kühlt der Dehnstoff wieder ab, wird der Arbeitskolben meist durch einen Federmechanismus in das Gehäuse zurückgedrückt. Da für die Phasenumwandlung bei typisch konstanter Temperatur Wärmeenergie benötigt wird, dauert der Schaltvorgang so lange, wie der dafür nötige Wärmefluss.

Mit der Verwendung einer Mischung verschieden hoch schmelzender Öle oder Wachse wird über das [[Schmelzintervall]] ein Schaltbereich definiert. Gleiches gilt für Metalllegierungen. So spielen sich für Zwischentemperaturen entsprechende Zwischenstellungen des Aktuators ein, was unerwünschtes Schwingen im Regelkreis und damit auch mechanischen Verschleiß am Kolben vermeiden hilft.

Die Einsatzmöglichkeiten von Dehnstoffelementen liegen im Temperaturbereich von etwa −40 °C bis +180 °C. Die Temperatur für den Beginn der Hubentfaltung wird durch die jeweils verwendeten Dehnstoffe vorgegeben. Es existieren auch Dehnstoffelemente, bei denen der Arbeitspunkt durch künstliche Beheizung verschoben werden kann.<ref name="DE102004022351">{{Patent| Land=DE| V-Nr=102004022351| Code=C5| Titel=Dehnstoffelement| A-Datum=2004-04-29| V-Datum=2008-12-18| Anmelder=Behr Thermot-tronik GmbH| Erfinder=Eike Willers, Harald Ruoff}}</ref>

Innerhalb eines Dehnstoffelements können Drücke von 400 Bar erreicht werden, wodurch Dehnstoffelemente große Kräfte ausüben können. Weiterhin ist die Bauart relativ unempfindlich gegen Vibrationen.<ref name="DE102004022351" />

== Bauarten ==
Mechanischer Aufbau eines Dehnstoffelementes:
* Ausführung mit Membran
* Ausführung mit [[Elastomer]]einsatz

== Anwendungen ==
[[Datei:Brandschutzventil.PNG|mini|Dehnstoffelement (Einbaubeispiel)]]
[[Datei:20041206 1833 1764a-Dehnstoff-Thermostatventil-800px.jpg|mini|Dehnstoff-Thermostatventil an einem Heizkörper]]
Ein Beispiel für die Verwendung von Dehnstoffelementen ist das [[Thermostatventil]].<ref>{{Patent| Land=DE| V-Nr=102004011735| Code=A1| Typ=Patentanmeldung| Titel=Dehnstoffelement mit durch Prägungen reduziertem Volumen| A-Datum=2004-03-04| V-Datum=2005-09-22| Anmelder=Behr Thermot-tronik GmbH| Erfinder=Bernd Schönherr}}</ref><ref>{{Patent| Land=DE| V-Nr=10146823| Code=B4| Titel=Dehnstoffelement, insbesondere für einen Thermostaten| A-Datum=2001-09-18| V-Datum=2010-08-12| Anmelder=Behr Thermot-tronik GmbH| Erfinder=Eike Willers, Immanuel Buschatz}}</ref> In Zentralheizungsanlagen oder auch in der Sanitärtechnik bei Mischbatterien<ref>[https://hako-lehrmittel.de/de/produktkatalog/thermostatbatterie-mit-dehnstoffelement/ Thermostatbatterie mit Dehnstoffelement]</ref> tragen Wachs-Dehnstoffelemente zur Sicherheit vor Verbrühung beim Duschvorgang bei. Diese Dehnstoffelemente gleichen Temperaturschwankungen in Sekundenbruchteilen aus.

Stellantriebe für Heizverteiler<ref>[https://www.heizungsbedarf.net/Fussbodenheizung/Regelung/Stellantriebe]</ref> werden mit 230 V oder 24 V beheizt und steuern so den Durchfluss des angeschlossenen Ventils.

[[Datei:Carthermostat.jpg|mini|Dehnstoff-Thermostatventil aus einem Kfz-Verbrennungsmotor]]

Bekannt sind Dehnstoffelemente auch in [[Kühlung (Verbrennungsmotor)#Flüssigkeitskühlung|Kühlkreisläufen]] von Kraftfahrzeugen<ref name="DE102004022351" /><ref>Felix Klingbiel, Ute Müller: ''Eindimensionale Strömungssimulation als Schlüssel zur Systemanalyse von Fluid- und Wärmeströmen'' in: Norbert Deußen (Hrsg.): ''Wärmemanagement des Kraftfahrzeugs: Entwicklungsmethoden und Bauteile der Kfz- und Nfz-Wärmetechnik'', [[Expert Verlag]], Renningen-Malmsheim 1998, ISBN 3-8169-1670-8, S. 198ff.</ref> und in [[Kondensatableiter]]n als Dehnkörper-Regelarmaturen, die selbsttätig das sich in Dampfleitungen und Umformungsprozessen bildende Kondensat in Rohrleitung ableiten, oder im [[Brandschutzventil]].

Eine weitere Anwendungsmöglichkeit von Dehnstoffelementen ist die umgebungstemperaturabhängige Begrenzung der Kraftstoff-Einspritzmenge beim Start von Verbrennungsmotoren.<ref>Robert Bosch GmbH (Hrsg.): ''Dieselmotor-Management: Systeme und Komponenten'', [[Vieweg Verlag]], Braunschweig / Wiesbaden 2002, ISBN 978-3-322-99414-1, S. 168</ref>

== Einzelnachweise ==
<references />

[[Kategorie:Wärmetechnik]]
[[Kategorie:Ventil]]
[[Kategorie:Aktorik]]
[[Kategorie:Verbrennungsmotorentechnik]]

Dehnstoffelement - Versionsgeschichte

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