DE102007053382A1 - Electromechanical actuator for lift valves of heating and/or refrigeration plant, includes carbon nanotubes in layered polymer composite - Google Patents
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- F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
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Abstract
Description
Die Erfindung betrifft einen elektromechanischen Stellantrieb für Hubventile von Heiz- und/oder Kühlanlagen mit einem Stellglied, welches zugeführte elektrische Energie in eine Hubbewegung umwandelt.The The invention relates to an electromechanical actuator for Lifting valves of heating and / or cooling systems with an actuator, which supplied electrical energy in a lifting movement transforms.
Ein
derartiger elektromechanischer Stellantrieb ist aus der
Dieser bekannte, elektromechanische Stellantrieb weist den Nachteil auf, dass das Stellglied eine komplizierte mechanische Konstruktion darstellt, welche zu hohen Produktionskosten und zu einem großen, erforderlichen Bauraum führt.This known, electromechanical actuator has the disadvantage, that the actuator is a complicated mechanical construction, which leads to high production costs and a large, required space leads.
Aus
dem
Die konkrete Anwendung derartiger Carbonnanotubes als Aktor für verschiedene Verwendungen steht jedoch noch aus, weil die realisierbaren Stellzeiten für viele Anwendungen zu lang sind. Auch die Stellwege derartiger Aktoren auf der Basis von Carbonnanotubes sind bisher stark begrenzt, sodass viele Anwendungsmöglichkeiten für derartige Aktoren, zumindest nach derzeitigem Entwicklungsstand, ausgeschlossen sind.The concrete application of such carbon nanotubes as an actuator for However, various uses are still pending, because the realizable Positioning times are too long for many applications. Also the travel paths Such actuators based on carbon nanotubes are so far severely limited, so many uses for Such actuators, at least according to the current state of development excluded are.
Die Erfindung hat die Aufgabe einen elektromechanischen Stellantrieb für Hubventile von Heiz- und/oder Kühlanlagen zu schaffen, dessen Stellglied eine vereinfachte mechanische Konstruktion zur Reduzierung des Fertigungsaufwandes und zur Reduzierung des erforderlichen Bauraumes aufweist.The Invention has the task of an electromechanical actuator for lifting valves of heating and / or cooling systems whose actuator has a simplified mechanical construction to reduce the manufacturing effort and reduce the having required space.
Diese Aufgabe wird dadurch gelöst, dass bei einem derartigen elektromechanischen Stellantrieb das Stellglied Carbonnanotubes aufweist.These Task is solved by such a electromechanical actuator the actuator Carbonnanotubes having.
Wie bereits erläutert, ermöglichen derartige Carbonnanotubes generell die direkte Umwandlung elektrischer Energie in mechanische Bewegung. Dabei weisen derartige Aktoren einen einfachen makromechanischen Aufbau auf. Die eigentliche Bewegungserzeugung erfolgt im mikromechanischen bzw. molekularen Bereich. Aufgrund der direkten Umwandlung der elektrischen Energie in mechanische Bewegung ist die erzielbare Energieeffizienz im Vergleich zu den vorbekannten Lösungen sehr gut.As already explained, allow such Carbonnanotubes generally the direct conversion of electrical energy into mechanical energy Move. Such actuators have a simple macro-mechanical Build up. The actual movement is generated in micromechanical or molecular range. Due to the direct conversion of the electrical Energy in mechanical motion is the achievable energy efficiency very good compared to the previously known solutions.
Für die beanspruchte Anwendung der Carbonnanotubes als Stellglied in einem elektromechanischen Stellantrieb für Hubventile von Heiz- und/oder Kühlanlagen stellt die vergleichsweise langsame Stellzeit und der vergleichsweise geringe Stellweg im Vergleich zu anderen Stellgliedern kein Problem dar, weil Heiz- oder Kühlanlagen für Gebäudeanwendungen vergleichsweise träge Regelstrecken sind, in denen Stellzeiten von mehreren Sekunden kein grundlegendes Problem darstellen. Der realisierbare Hub eines derartigen elektromechanischen Stellantriebes bewegt sich im Bereich von etwa 3 mm, sodass auch geringe Stellwege für die Betätigung derartiger Hubventile durchaus ausreichend sind.For the claimed application of the carbon nanotubes as an actuator in an electromechanical actuator for globe valves of Heating and / or cooling systems represents the comparatively slow Travel time and the comparatively small travel in comparison to other actuators no problem because heating or cooling systems for building applications comparatively sluggish Control systems are in which operating times of several seconds no pose a fundamental problem. The realizable stroke of such electromechanical actuator moves in the range of about 3 mm, so that even small travel for the operation Such lift valves are quite sufficient.
Als wesentlicher Vorteil der Verwendung von Carbonnanotubes ergibt sich somit der einfache mechanische Aufbau des Stellgliedes, verbunden mit einer sehr günstigen Energieeffizienz, sodass eine einfache, lang anhaltende Energieversorgung eines derartigen Stellgliedes, beispielsweise mittels einer Batterie, möglich ist.When significant advantage of the use of Carbonnanotubes arises Thus, the simple mechanical structure of the actuator, connected with a very favorable energy efficiency, so a simple, long-lasting power supply of such an actuator, for example, by means of a battery is possible.
Vorteilhafte Ausgestaltungen und Weiterbildungen der Erfindung ergeben sich aus den Unteransprüchen und werden im Folgenden näher erläutert.advantageous Refinements and developments of the invention will become apparent The dependent claims and will be described in more detail below explained.
So ist das besonderst vorteilhaft, wenn die Carbonnanotubes zu einem so genanntem Stapelaktor geschichtet sind, der die zugeführte elektrische Energie direkt in eine Hubbewegung umwandelt. Mit diesen Maßnahmen werden Umwandlungsverluste durch eine Umwandlung einer Ursprungsbewegung in eine Hubbewegung, die für die Ventilbetätigung des Hubventils erforderlich ist, vermieden.So This is particularly advantageous when the Carbonnanotubes to a stacked so called stack actuator, which supplied the converting electrical energy directly into a lifting movement. With these Measures become conversion losses through a conversion an original movement in a lifting movement, which for the Valve actuation of the lift valve is required, avoided.
Zur Ansteuerung der Carbonnanotubes ist die Anordnung der Carbonnanotubes in einem Elektrolyt erforderlich. Es hat sich als besonders vorteilhaft erwiesen, die Carbonnanotubes in einem Polymerkomposit zu binden, dessen eine Schicht die Carbonnanotubes enthält und dessen andere Schicht ein Festkörperelektrolyt ist, sodass auf die Verwendung flüssiger Elektrolyte und die damit verbundenen Probleme bei der Dichtigkeit eines derartigen Aktuators verzichtet werden kann.to Activation of the carbon nanotubes is the arrangement of the carbon nanotubes required in an electrolyte. It has proven to be particularly beneficial proved to bind the carbon nanotubes in a polymer composite, whose one layer contains the carbon nanotubes and whose other layer is a solid electrolyte, so on the use of liquid electrolytes and their associated Problems with the tightness of such an actuator omitted can be.
Schließlich ist es besonders vorteilhaft wenn das Stellglied bis zu Temperaturen von 500°C funktionsfähig ist. Dies ist üblicherweise gewährleistet, weil die Molekülstruktur der Carbonnanotube sogar noch deutlich höhere Temperaturen zulässt ohne zerstört zu werden.Finally, it is particularly advantageous if the actuator is functional up to temperatures of 500 ° C. This is usually ensured because the molecular structure of the carbon nanotube even allows significantly higher temperatures without zer to be disturbed.
Ein Ausführungsbeispiel eines elektromechanischen Stellantriebes für Hubventile von Heiz- und/oder Kühlanlagen ist in der Zeichnung dargestellt und wird im folgenden Anhang der Zeichnung näher erläutert.One Embodiment of an electromechanical actuator for lifting valves of heating and / or cooling systems is shown in the drawing and is in the following appendix of Drawing explained in more detail.
Die einzige Figur zeigt einen elektromechanischen Stellantrieb montiert auf einem Hubventil für eine Heiz- und/oder Kühlanlage.The single figure shows an electromechanical actuator mounted on a lift valve for a heating and / or cooling system.
In
der Figur ist das Ventil (
Oberhalb
der Ventilspindel (
Der
Carbonnanotube Aktuator (
Dabei
ist der Carbonnanotube Aktuator (
ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNGQUOTES INCLUDE IN THE DESCRIPTION
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Zitierte PatentliteraturCited patent literature
- - DE 3900866 C2 [0002] DE 3900866 C2 [0002]
Zitierte Nicht-PatentliteraturCited non-patent literature
- - Fraunhofer TEG Jahresbericht 2006, S. 30–31 [0004] - Fraunhofer TEG Annual Report 2006, pp. 30-31 [0004]
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- 2007-11-09 DE DE102007053382A patent/DE102007053382A1/en not_active Withdrawn
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