DE102007004388A1

DE102007004388A1 - Thermoelektrischer Stellantrieb für ein Kleinventil

Info

Publication number: DE102007004388A1
Application number: DE200710004388
Authority: DE
Inventors: Peter Ferstl; Winfried Dr. Kristen
Original assignee: Siemens AG
Current assignee: Siemens AG
Priority date: 2007-01-29
Filing date: 2007-01-29
Publication date: 2008-07-31

Abstract

Thermoelektrische Stellantriebe für Kleinventile, insbesondere Heizkörperventile, werden bisher dadurch gesteuert, dass an eine Zufuhrleitung Spannung angelegt wird oder nicht. Erfindungsgemäß umfasst ein thermoelektrischer Stellantrieb Mittel zum Umschalten zwischen einem ersten Modus, in welchem eine Thermoantriebseinheit (16) des thermoelektrischen Stellantriebs (10) aufgrund externer Steuerung Strom von der Zufuhrleitung (18) erhält, und einem zweiten Modus, in welchem die Thermoantriebseinheit (16) aufgrund einer durch eine Bedienperson an dem thermoelektrischen Stellantrieb (10) vorgenommenen Einstellung Strom von der Zufuhrleitung erhält. Insbesondere können Mittel (20) zum Zuteilen von Strom aus der Zufuhrleitung zur Thermoantriebseinheit (16) vorgesehen sein, welche mit Hilfe einer geeigneten Elektronik (28) steuerbar sind.

Description

Die Erfindung betrifft einen thermoelektrischen Stellantrieb für ein Kleinventil, insbesondere ein Heizkörperventil, mit einer Zufuhrleitung zum Versorgen des Stellantriebs mit elektrischem Strom und einer Thermoantriebseinheit zum Einwirken auf das Kleinventil.
Ein solcher thermoelektrischer Stellantrieb ist allgemein bekannt. Insbesondere beim Einsatz an Heizkörperventilen ersetzt ein solcher thermoelektrischer Stellantrieb (auch als elektrothermischer Stellantrieb bezeichnet) einen sonst auf das Heizkörperventil aufgeschraubten Thermostatkopf (genauso, wie dies auch ein elektromotorischer Stellantrieb könnte).
Die Thermoantriebseinheit umfasst beispielsweise eine Metallkapsel, in der sich Wachs befindet. Mit Hilfe des über die Zufuhrleitung zugeführten elektrischen Stroms werden die Kapsel und damit das darin befindliche Wachs erwärmt, beides dehnt sich beim Erwärmen aus, und die Kapsel wirkt damit auf das Ventil ein. Umgekehrt kühlt sich die Thermoantriebseinheit wieder ab, wenn kein elektrischer Strom mehr zugeführt wird, so dass das Ventil wieder in die ursprüngliche Position zurückkehren kann. Das Ventil umfasst beispielsweise einen einfachen Stößel, wie dies an sich auch von Heizkörpern mit Thermostatkopf am Heizkörperventil bekannt ist.
Bisher erfolgt eine externe Steuerung der Thermoantriebseinheit mittelbar über die Zufuhrleitung: es wird eine elektrische Spannung angelegt, so dass ein elektrischer Strom fließen kann, wenn die Thermoantriebseinheit aktiviert werden soll, und es wird keine elektrische Spannung mehr angelegt, wenn die Thermoantriebseinheit deaktiviert werden soll. Dadurch wird es aber unmöglich, dass eine Bedienperson auf den thermoelektrischen Stellantrieb einwirkt, wenn die Steuerung in nicht zufriedenstellender Weise funktioniert oder gar völlig versagt.
Es ist Aufgabe der Erfindung, einen thermoelektrischen Stellantrieb für ein Kleinventil der oben genannten Gattung dahingehend weiterzubilden, dass seine Betriebsweise flexibler ist.
Die Aufgabe wird durch einen thermoelektrischen Stellantrieb für ein Kleinventil mit den Merkmalen gemäß Patentanspruch 1 gelöst.
Erfindungsgemäß umfasst der thermoelektrische Stellantrieb somit Mittel zum Umschalten zwischen einem ersten Modus, in welchem die Thermoantriebseinheit aufgrund externer Steuerung Strom (in durch die Steuerung vorbestimmter Höhe und bei durch die Steuerung vorbestimmter Vorgabe der Taktung, d. h. der Zeitintervalle des Stromflusses) von der Zufuhrleitung erhält, und einen zweiten Modus, in welchem die Thermoantriebseinheit aufgrund einer durch eine Bedienperson an dem thermoelektrischen Stellantrieb vorgenommenen Einstellung Strom (in durch die Bedienperson zumindest mittelbar vorgegebener Höhe und Taktung) von der Zufuhrleitung erhält.
Durch die Mittel zum Umschalten kann somit zielgerichtet eine Zuteilung des Stroms erfolgen. Die Zuteilung des Stroms muss somit nicht mehr über die Zufuhrleitung alleine erfolgen.
Bevorzugt umfassen die Mittel zum Umschalten eine zwischen Zufuhrleitung und Thermoantriebseinheit geschaltete Einrichtung zum Zuteilen von Strom zur Thermoantriebseinrichtung. Dann kann der Einrichtung zum Zuteilen ständig die gleiche Spannung über die Zufuhrleitung anliegen, und von dieser Spannung wird entsprechend Strom gezogen, wenn die Einrichtung zum Zuteilen entsprechend eingeschaltet ist. Sie arbeitet also unterschiedlich, je nach dem ob der erste Modus oder der zweite Modus eingeschaltet ist.
Bevorzugt umfassen die Mittel zum Umschalten auch eine mechanische Bedieneinrichtung, die gleichzeitig auch eine durch die Bedienperson vornehmbare Einstellung der Stromzufuhr ermöglicht. Es kann sich hierbei um einen Schalter, z. B. Schiebeschalter, mit zumindest zwei Stellungen handeln. Sind unterschiedliche einstellbare Heizleistungen gewünscht, können auch mehr Stellungen bereitgestellt sein, wobei lediglich eine Stellung für den ersten Modus bereitgestellt ist und die restlichen Stellungen für unterschiedliche Heizleistungen im zweiten Modus. Anstelle eines Schiebeschalters kann auch ein Bedientaster oder können mehrere Bedientaster vorgesehen sein.
Bei einer bevorzugten Ausführungsform umfasst der thermoelektrische Stellantrieb eine Kommunikationseinrichtung zum Empfangen von externen Steuersignalen. An die Stelle der im Stand der Technik verwendeten indirekten Steuerung über die Zufuhrleitung tritt dann eine Steuerung unter Verwendung solcher expliziter Steuersignale. Die externen Steuersignale können ebenfalls über die Zufuhrleitung zugeführt werden, bevorzugt wird aber hierfür eine Funkschnittstelle verwendet, damit die Zufuhrleitung außer der Stromversorgung keine weiteren Aufgaben haben muss.
Gemäß einem Aspekt der Erfindung wird der thermoelektrische Stellantrieb für ein Kleinventil der erfindungsgemäßen Art mit der Kommunikationseinheit zum Empfangen von externen Steuersignalen in einem Gebäude oder Gebäudeteil mit zumindest einem Heizkörper an dessen Heizkörperventil zum Steuern desselben eingesetzt. In dem Gebäude oder Gebäudeteil ist dann zusätzlich eine Steuereinheit mit einem Temperaturmessfühler vorgesehen, und diese Steuereinheit umfasst Mittel zum Senden von Steuersignalen an die Kommunikationseinheit des thermoelektrischen Stellantriebs.
Die zentrale Steuereinheit misst somit über den Temperaturmessfühler die Temperatur in dem Gebäude oder Gebäudeteil, kann diese mit einer eingestellten Solltemperatur vergleichen und entsprechend bewirken, dass der Heizkörper stärker oder schwächer heizt als bisher oder bei seiner Heizleistung bleibt.
Bevorzugt werden die Steuersignale per Funk gesendet, d. h. sowohl die Kommunikationseinrichtung zum Empfangen von externen Steuersignalen als auch die Mittel zum Senden von Steuersignalen weisen jeweils eine Funkschnittstelle auf.
Es ist nicht notwendig, dass die Steuersignale auch dann gesendet werden, wenn der thermoelektrische Stellantrieb in dem zweiten Modus arbeitet, bei dem die Bedienperson eingegriffen hat. Demgemäß ist die Kommunikationseinheit bevorzugt auch zum Senden von Informationssignalen an die Steuereinheit ausgelegt und teilt dieser über die Informationssignale mit, in welchem der beiden Modi die Mittel zum Umschalten geschaltet sind. Die Steuereinheit sendet dann an genau diesen thermoelektrischen Stellantrieb gegebenenfalls keine Signale, wenn die Mittel zum Umschalten in den zweiten Modus geschaltet sind.
Nachfolgend wird eine bevorzugte Ausführungsform der Erfindung unter Bezug auf die Zeichnung beschrieben, wobei die Figur schematisch einen thermoelektrischen Stellantrieb für ein Kleinventil gemäß der Erfindung veranschaulicht.
Ein in der Figur im Ganzen mit 10 bezeichneter thermoelektrischer Stellantrieb für ein Kleinventil umfasst ein Gehäuse 12, das vermittels einer Überwurfmutter 14 an einem Heizkörper festsgeschraubt ist, um ein Heizkörperventil zu steuern, insbesondere auf einen Zapfen des Heizkörperventils einzuwirken. Herzstück des thermoelektrischen Stellantriebs 10 ist eine Thermoantriebseinheit 16, welche in der Figur nur symbolisch veranschaulicht ist und in an sich bekannter Weise ausgestaltet sein kann. Die Thermoantriebseinheit benötigt elektrischen Strom, um arbeiten zu können. Der elektrische Strom wird über eine Zufuhrleitung 18 zugeführt. Anders als im Stand der Technik liegt an der Zufuhrleitung 18 ständig eine elektrische Spannung an, z. B. von 230 V oder 24 V. Dies ist dadurch möglich, dass der Zufuhrleitung 18 eine Einrichtung 20 zum Zuteilen von Strom zur Thermoantriebseinheit 16 nachgeordnet ist.
In dem thermoelektrischen Stellantrieb 10 ist ein Schiebeschalter 22 vorgesehen, der vorliegend zwischen vier Stellungen umgeschaltet werden kann. In der in der Figur dargestellten Situation befindet sich der Schiebeschalter 22 in der Stellung „Auto". In dieser Stellung empfängt der thermoelektrische Stellantrieb 10 über eine Kommunikationseinheit 24 externe Signale von einer zentralen Steuereinrichtung, die in dem Gebäude, in welchem sich der Heizkörper befindet, angeordnet ist und aufgrund der mithilfe eines Temperaturmessfehlers erfassten Temperatur die Heizleistung der Heizköper konstant hält oder variiert. Die Kommunikationseinheit 24 empfangt die Signale bevorzugt über eine Kommunikationsschnittstelle 26. Diese kann drahtlos arbeiten, z. B. über Funk oder Infrarot, oder für drahtgebundene Kommunikation ausgelegt sein, entweder über eine in der Figur nicht gezeigte separate Kommunikationsleitung oder über die Zufuhrleitung 18. Die Kommunikationseinheit 24 legt je nach den empfangenen Signalen fest, in welcher Höhe und wann die Einrichtung 20 Strom der Thermoantriebseinheit 16 zuteilt.
Der Schiebeschalter 22 ermöglicht es jedoch einer Bedienperson, unabhängig von den von der zentralen Steuereinheit stammenden und über die Kommunikationseinheit 24 verarbeiteten Signalen auf die Heizleistung des Heizkörpers Einfluss zu nehmen. Der Schiebeschalter kann beispielsweise in die Stellung „0%" geschaltet werden, und eine Antriebselektronik 28 im thermoelektrischen Stellantrieb 10 wirkt dann auf die Einrichtung 20 zum Zuteilen von Strom derart ein, dass die Thermoantriebseinheit 16 deaktiviert wird oder gegebenenfalls bleibt. Der Schiebeschalter 22 kann auch in die Stellung „50%" oder „100%" geschoben werden. In diesem Fall bewirkt die Antriebselektronik 28 eine Zuteilung von Strom zur Thermoan triebseinheit 16 derart, dass die Heizleistung eben „50%" oder „100%" beträgt.
Die Erfindung ermöglicht das Umschalten eines thermoelektrischen Stellantriebs für ein Kleinventil zwischen dem automatischen Betrieb, in welchem externe Steuersignale verarbeitet werden, und einem von einer Bedienperson vorgebbaren Betrieb, bei der die Bedienperson die Heizleistung festlegt. Bei einer vereinfachten Version des thermoelektrischen Stellantriebs aus der Figur hat der Schiebeschalter 22 nur zwei Stellungen, wobei neben der Stellung „Auto" dann entweder die Stellung „0%" oder „100%" bereitgestellt sein sollte. Es ist auch möglich, die Zahl der Stellungen des Schiebeschalters 22 zu erhöhen, insbesondere auch so weit, dass die Heizleistung stufenlos einstellbar wird.

Claims

Thermoelektrischer Stellantrieb (10) für ein Kleinventil, insbesondere ein Heizkörperventil, mit einer Zufuhrleitung (18) zum Versorgen des Stellantriebs mit elektrischem Strom, und mit einer Thermoantriebseinheit (16) zum Einwirken auf das Kleinventil, gekennzeichnet durch Mittel (22, 28, 20) zum Umschalten zwischen einem ersten Modus, in welchem die Thermoantriebeinheit (16) aufgrund externer Steuerung Strom von der Zufuhrleitung (18) erhält, und einem zweiten Modus, in welchem die Thermoantriebseinheit (16) aufgrund einer durch eine Bedienperson an dem thermischen Stellantrieb (10) vorgenommenen Einstellung Strom von der Zufuhrleitung (18) erhält.
Thermoelektrischer Stellantrieb (10) nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Mittel zum Umschalten eine zwischen Zufuhrleitung (18) und der Thermoantriebseinheit (16) geschaltete Einrichtung (20) zum zuteilen von Strom zur Thermoantriebseinheit (16) umfassen.
Thermoelektrischer Stellantrieb (10) nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Mittel zum Umschalten eine mechanische Bedieneinrichtung (22) umfassen, die gleichzeitig auch die durch die Bedienperson vornehmbare Einstellung der Stromzufuhr ermöglicht.
Thermoelektrischer Stellantrieb (10) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, gekennzeichnet durch eine Kommunikationseinheit (24) zum Empfangen von externen Steuersignalen.
Gebäude oder Gebäudeteil mit zumindest einem Heizkörper, der ein Heizkörperventil umfasst, welches mit Hilfe eines thermoelektrischen Stellantriebs gemäß Patentanspruch 4 gesteuert wird, und mit einer Steuereinheit, welche einen Temperaturmessfühler und Mittel zum Senden von Steuersignalen an die Kommunikationseinheit des thermoelektrischen Stellantriebs umfasst.
Gebäude oder Gebäudeteil nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, dass die Steuersignale per Funk sendbar sind.
Gebäude oder Gebäudeteil nach Anspruch 5 oder 6, dadurch gekennzeichnet, dass die Kommunikationseinheit (24) auch zum Senden von Informationssignalen an die Steuereinheit ausgelegt ist und der Steuereinheit über die Informationssignale mitteilt, in welchem der beiden Modi die Mittel zum Umschalten (22) geschaltet sind.