DE102012019209B4

DE102012019209B4 - Radiator thermostat

Info

Publication number: DE102012019209B4
Application number: DE102012019209.6A
Authority: DE
Inventors: Stefan Schwamberger; Daniel Baur; Bernhard Blocher; Guido Schmid
Original assignee: MinebeaMitsumi Inc
Current assignee: MinebeaMitsumi Inc
Priority date: 2012-10-01
Filing date: 2012-10-01
Publication date: 2024-05-16
Anticipated expiration: 2032-10-02
Also published as: DE102012019209A1

Abstract

Heizkörperthermostat zum Aufsetzen auf ein Heizkörperventil (4), mit einem Übertragungselement (5, 105, 205) zum Übertragen einer Druckkraft auf das Heizkörperventil (4), mit einem Elektromotor (12) zum Antrieb des Übertragungselements (5, 105, 205), mit einer Steuerung für den Elektromotor (12) und mit einer Stromversorgung, dadurch gekennzeichnet, dass das Übertragungselement (5, 105, 205) durch eine Torsionsfeder (46) in Ventilrichtung vorgespannt ist.Radiator thermostat for mounting on a radiator valve (4), with a transmission element (5, 105, 205) for transmitting a pressure force to the radiator valve (4), with an electric motor (12) for driving the transmission element (5, 105, 205), with a control for the electric motor (12) and with a power supply, characterized in that the transmission element (5, 105, 205) is prestressed in the valve direction by a torsion spring (46).

Description

Die Erfindung beschreibt einen Heizkörperthermostat zum Aufsetzen auf ein Heizkörperventil, mit einem Übertragungselement zum Übertragen einer Druckkraft auf das Heizkörperventil, mit einem Elektromotor zum Antrieb des Übertragungselements, mit einer Steuerung für den Elektromotor und mit einer Stromversorgung.The invention describes a radiator thermostat for placing on a radiator valve, with a transmission element for transmitting a pressure force to the radiator valve, with an electric motor for driving the transmission element, with a control for the electric motor and with a power supply.

Heizkörperventile regeln die Menge an Heizflüssigkeit, die durch einen Heizkörper fließt und damit die Temperatur in dem Raum, in dem der Heizkörper angeordnet ist.Radiator valves regulate the amount of heating fluid that flows through a radiator and thus the temperature in the room in which the radiator is located.

Das Heizkörperventil ist beispielsweise fest am Heizkörper oder in einer Zuleitung angeordnet. In der Regel ist es in einem Eckverbinder angeordnet, der zwischen Heizkörperleitung und Heizkörper platziert ist. Das Heizkörperventil weist einen Ventilsitz und einen Ventilteller auf, der so in den Ventilsitz passt, dass der Durchfluss verschließbar ist. Durch eine lineare Bewegung des Ventiltellers kann die Durchflussmenge geregelt werden. Der Ventilteller ist mit einer linear beweglichen Führungseinheit verbunden, in der eine Zugfeder diese Führungseinheit, und damit den Ventilteller, weg vom Ventilsitz drückt. Das Heizkörperventil ist daher in Ruhestellung geöffnet.The radiator valve is, for example, fixed to the radiator or in a supply line. It is usually arranged in a corner connector that is placed between the radiator line and the radiator. The radiator valve has a valve seat and a valve plate that fits into the valve seat in such a way that the flow can be closed. The flow rate can be regulated by a linear movement of the valve plate. The valve plate is connected to a linearly movable guide unit in which a tension spring pushes this guide unit, and thus the valve plate, away from the valve seat. The radiator valve is therefore open in the rest position.

Eine Heizkörperventilsteuerung ist auf dieses Heizkörperventil aufgesetzt, wobei eine Schraub- oder Rastverbindung vorgesehen sein kann. Die Heizkörperventilsteuerung weist einen Aktor auf, der mit der Führungseinheit und damit dem Ventilteller in Wirkverbindung steht und diesen bewegen kann. Da der Ventilteller durch die Zugfeder geöffnet gehalten wird, muss die Steuerung lediglich eine Druckkraft auf den Ventilstift ausüben können, wenn das Heizkörperventil geschlossen werden soll.A radiator valve control is placed on this radiator valve, whereby a screw or locking connection can be provided. The radiator valve control has an actuator that is operatively connected to the guide unit and thus to the valve plate and can move it. Since the valve plate is held open by the tension spring, the control only needs to be able to exert a pressure force on the valve pin when the radiator valve is to be closed.

Eine bekannte Heizkörperventilsteuerung ist der sogenannte Heizkörperthermostat, der einen Temperatursensor, eine Temperaturvorwahl, eine Steuerung und einen Aktor aufweist, wobei die Steuerung den Aktor so bewegt, dass die am Temperatursensor gemessene Temperatur im Wesentlichen der vorgewählten Temperatur entspricht.A well-known radiator valve control is the so-called radiator thermostat, which has a temperature sensor, a temperature pre-selection, a control and an actuator, whereby the control moves the actuator in such a way that the temperature measured at the temperature sensor essentially corresponds to the pre-selected temperature.

Ein solcher Heizkörperthermostat kann rein mechanisch aufgebaut sein. Dazu weist der Thermostat beispielsweise ein Dehnstoffelement und einen Übertragungsstift auf. Über einen Drehknopf kann das Dehnstoffelement relativ zum Heizkörperventil bewegt werden, wodurch eine Temperaturvorwahl erzielt wird. Das Dehnstoffelement ändert seine Länge in Abhängigkeit der Temperatur und übt somit über das Übertragungselement eine Druckkraft auf den Ventilstift aus.Such a radiator thermostat can be constructed purely mechanically. For example, the thermostat has an expansion element and a transmission pin. The expansion element can be moved relative to the radiator valve using a rotary knob, which allows a temperature to be preselected. The expansion element changes its length depending on the temperature and thus exerts a pressure force on the valve pin via the transmission element.

Der Heizkörperthermostat kann jedoch beispielsweise auch elektrisch betrieben sein. Dazu weist er einen Temperatursensor auf, der mit einer Steuerelektronik verbunden ist. Weiterhin ist ein Elektromotor, der durch die Steuerelektronik angesteuert wird, als Antrieb für einen Übertragungsstift vorhanden. Der Übertragungsstift ist zur Druckkraftausübung auf die Führungseinheit des Ventiltellers ausgebildet.However, the radiator thermostat can also be operated electrically, for example. For this purpose, it has a temperature sensor that is connected to control electronics. There is also an electric motor, which is controlled by the control electronics, that drives a transmission pin. The transmission pin is designed to exert pressure on the guide unit of the valve plate.

Zur Temperaturvorwahl kann beispielsweise ein Drehregler oder eine digitale Steuerung mit einer Anzeigeeinheit vorgesehen sein. Ein solcher elektrischer Thermostat wird in der Regel durch eine Batterie oder einen Akku mit Energie versorgt.For example, a rotary control or a digital control with a display unit can be provided for temperature pre-selection. Such an electric thermostat is usually powered by a battery or rechargeable battery.

Um das Heizkörperventil zu schließen, muss der Übertragungsstift gegen die Federkraft des Heizkörperventils bewegt werden. Aufgrund der dazu notwendigen großen Stellkraft benötigt der Elektromotor sehr viel Energie. Um die hohen Stellkräfte aufzubringen werden Getriebe eingesetzt, die jedoch wiederum hohe Reibungsverluste aufweisen, was den Energieverbrauch zusätzlich erhöht.In order to close the radiator valve, the transmission pin must be moved against the spring force of the radiator valve. Due to the large actuating force required, the electric motor requires a lot of energy. Gears are used to generate the high actuating forces, but these in turn have high friction losses, which further increases energy consumption.

Die Elektronik verbraucht ebenfalls Energie, was jedoch im Vergleich zum Motor marginal ist. Daher reichen in aktuell am Markt befindlichen elektrischen Heizkörperthermostaten Batterien nur wenige Wochen.The electronics also consume energy, but this is marginal compared to the motor. This is why batteries in the electric radiator thermostats currently on the market only last a few weeks.

Danach ist ein Batteriewechsel erforderlich, was zeit- und kostenaufwändig ist, insbesondere bei vielen Heizkörpern.After that, the battery needs to be changed, which is time-consuming and costly, especially if there are a lot of radiators.

Im Stand der Technik ist folgendes bekannt:

Die Druckschrift DE 10 2012 102 615 A1 zeigt einen Heizkörperthermostat zum Aufsetzen auf ein Heizkörperventil, der ein Übertragungselement aufweist, das eine Druckkraft auf den Ventilstift (8) des Heizkörperventils überträgt.

The following is known in the state of the art:

The publication EN 10 2012 102 615 A1 shows a radiator thermostat for mounting on a radiator valve, which has a transmission element that transmits a pressure force to the valve pin (8) of the radiator valve.

Die Druckschrift DE 39 05 414 C1 beschreibt ein Heizungsventil mit einem elektromotorischen Regulierantrieb, dessen Gehäuse mehrere Anschlussstutzen aufweist.The publication DE 39 05 414 C1 describes a heating valve with an electromotive regulating drive, the housing of which has several connection nozzles.

Die Druckschrift US 3 377 045 A diskutiert eine federkraftbetriebene Ventileinrichtung zur Verwendung in Rohren.The publication US 3 377 045 A discusses a spring-operated valve device for use in pipes.

Die Erfindung ist in Anspruch 1 angegeben. Vorteilhafte Ausgestaltungen sind den Unteransprüchen zu entnehmen.The invention is defined in claim 1. Advantageous embodiments can be found in the subclaims.

Aufgabe der Erfindung ist es eine elektrische Heizkörpersteuerung zu schaffen, die wesentlich weniger Energie benötigt.The object of the invention is to create an electric radiator control that requires significantly less energy.

Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß dadurch gelöst, dass das Übertragungselement in Ventilrichtung vorgespannt ist.This object is achieved according to the invention in that the transmission element is prestressed in the valve direction.

Das Heizkörperventil weist in der Regel eine Zugfeder auf, die die Führungseinheit des Ventiltellers mit einer Kraft beaufschlagt, so dass das Heizkörperventil im Ruhezustand geöffnet ist. Erfindungsgemäß ist nun das Übertragungselement mit einer Gegenkraft vorgespannt, die der Ventilkraft entgegengesetzt ist. Zur Bewegung des Heizkörperventils ist dann nur noch eine geringe Kraft notwendig, die der Differenzkraft aus Ventilkraft und Gegenkraft entspricht. Die Vorspannung kann so gewählt werden, dass die Differenzkraft im jeweiligen Arbeitspunkt nahezu Null ist und somit eine fast kraftfreie Bewegung des Heizkörperventils möglich ist. Der Elektromotor benötigt daher nur ein geringes Drehmoment und kann entsprechend sparsam ausgelegt sein. Zum Bewegen des Heizkörperventils ist dann insgesamt sehr wenig elektrische Energie notwendig, weshalb die Stromversorgung wenig belastet wird und dementsprechend lange hält.The radiator valve usually has a tension spring that applies a force to the guide unit of the valve plate so that the radiator valve is open when at rest. According to the invention, the transmission element is preloaded with a counterforce that is opposite to the valve force. Only a small amount of force is then required to move the radiator valve, which corresponds to the difference between the valve force and the counterforce. The preload can be selected so that the difference between the force at the respective operating point is almost zero, thus enabling the radiator valve to move with almost no force. The electric motor therefore only requires a small amount of torque and can be designed to be economical. Very little electrical energy is then required to move the radiator valve, which means that the power supply is not subjected to much strain and lasts a correspondingly long time.

Die Vorspannung des Übertragungselements kann beispielsweise durch eine Zugfeder erfolgen.The preload of the transmission element can be achieved, for example, by a tension spring.

In einer vorteilhaften Ausführung der Erfindung ist am Übertragungselement ein erstes Kugellager angeordnet, auf der Motorwelle des Elektromotors ist eine Exzenterscheibe angeordnet und der Umfang der Exzenterscheibe im Innenring eines zweiten Kugellagers angeordnet. Der Außenring des zweiten Kugellagers rollt auf dem Außenring des ersten Kugellagers ab. Der Außenring des zweiten Kugellagers rollt gegenüber dem ersten Kugellager auf einem Widerlager ab. Die Motorwelle des Elektromotors, die Drehachse des Kugellagers und die Kontaktstelle am Widerlager liegen im Wesentlichen, abgesehen von einer Seitwärtsbewegung durch die Exzentrizität der Exzenterscheibe, auf der Längsachse des Übertragungsstiftes und das Widerlager ist durch zwei Zugfedern in Ventilrichtung mit einer Gegenkraft beaufschlagt.In an advantageous embodiment of the invention, a first ball bearing is arranged on the transmission element, an eccentric disk is arranged on the motor shaft of the electric motor and the circumference of the eccentric disk is arranged in the inner ring of a second ball bearing. The outer ring of the second ball bearing rolls on the outer ring of the first ball bearing. The outer ring of the second ball bearing rolls on an abutment opposite the first ball bearing. The motor shaft of the electric motor, the axis of rotation of the ball bearing and the contact point on the abutment are essentially located on the longitudinal axis of the transmission pin, apart from a sideways movement due to the eccentricity of the eccentric disk, and the abutment is subjected to a counterforce by two tension springs in the valve direction.

Bei dieser Anordnung wird die Drehbewegung des Elektromotors durch die Kugellager und die Exzenterscheibe in eine lineare Bewegung des Übertragungsstiftes umgesetzt, wobei sehr wenig Reibungsenergie verloren geht. Dadurch wird zusätzliche Energie eingespart.In this arrangement, the rotary motion of the electric motor is converted into a linear motion of the transmission pin by the ball bearings and the eccentric disc, with very little frictional energy being lost. This saves additional energy.

In einer anderen vorteilhaften Ausführung ist auf der Motorwelle des Elektromotors eine Exzenterscheibe angeordnet, am Übertragungselement ist ein erstes Kugellager angeordnet und an einem beweglichen Widerlager ist ein zweites Kugellager angeordnet. Die Exzenterscheibe ist im Wesentlichen zwischen den beiden Kugellagern angeordnet, so dass er auf den Außenringen des ersten und zweiten Kugellagers abrollt. Die Motorwelle des Elektromotors und die Drehachsen der Kugellager liegen im Wesentlichen auf der Längsachse des Übertragungsstiftes. Das Widerlager ist durch wenigstens eine Zugfeder in Ventilrichtung mit einer Gegenkraft beaufschlagt.In another advantageous embodiment, an eccentric disk is arranged on the motor shaft of the electric motor, a first ball bearing is arranged on the transmission element and a second ball bearing is arranged on a movable abutment. The eccentric disk is arranged essentially between the two ball bearings so that it rolls on the outer rings of the first and second ball bearings. The motor shaft of the electric motor and the rotation axes of the ball bearings lie essentially on the longitudinal axis of the transmission pin. The abutment is subjected to a counterforce in the valve direction by at least one tension spring.

Auch hier erfolgt die Umsetzung der Bewegung reibungsarm durch Kugellager.Here, too, the movement is implemented with low friction using ball bearings.

In einer besonders vorteilhaften Ausführung der Erfindung wirkt das Übertragungselement mit dem Außenring eines Wälzlagers zusammen, dessen Innenring am Außenumfang einer Exzenterscheibe angeordnet ist. Der Außenring des Wälzlagers ist durch wenigstens eine Zugfeder in Richtung des Übertragungselementes beaufschlagt. Die Exzenterscheibe ist vorzugsweise auf der Welle des Abtriebszahnrades eines Untersetzungsgetriebes angeordnet. Sie kann jedoch auch direkt auf der Motorwelle des Antriebsmotors sitzen. Alternativ kann das Übertragungselement auch mit der Lagerbuchse eines Gleitlagers zusammenwirken. Dann fungiert die Exzenterscheibe als Welle, die in der Gleitlagerfläche gelagert ist.In a particularly advantageous embodiment of the invention, the transmission element interacts with the outer ring of a roller bearing, the inner ring of which is arranged on the outer circumference of an eccentric disk. The outer ring of the roller bearing is acted upon by at least one tension spring in the direction of the transmission element. The eccentric disk is preferably arranged on the shaft of the output gear of a reduction gear. However, it can also sit directly on the motor shaft of the drive motor. Alternatively, the transmission element can also interact with the bearing bush of a plain bearing. The eccentric disk then functions as a shaft that is mounted in the plain bearing surface.

In einer weiteren Ausführung der Erfindung weist das Übertragungselement eine Zahnstange auf und auf der Motorwelle des Elektromotors ist ein Zahnrad angeordnet, das in die Zahnstange eingreift und die Zahnstange ist durch eine Druckfeder in Ventilrichtung vorgespannt.In a further embodiment of the invention, the transmission element has a rack and a gear is arranged on the motor shaft of the electric motor, which engages in the rack and the rack is preloaded in the valve direction by a compression spring.

Neben den Kugellager-Umsetzungen kann das Übertragungselement beispielsweise durch ein Pleuelgelenk mit der Motorwelle des Elektromotors verbunden und durch eine Druckfeder in Ventilrichtung vorgespannt sein.In addition to the ball bearing implementations, the transmission element can be connected to the motor shaft of the electric motor, for example, by a connecting rod joint and preloaded in the valve direction by a compression spring.

Ein Heizkörperthermostat mit elektrischem Motorantrieb benötigt eine Stromversorgung. Diese ist in der Regel durch eine Batterie oder einen Akku realisiert.A radiator thermostat with an electric motor drive requires a power supply. This is usually provided by a battery or accumulator.

Ein erfindungsgemäßer Heizkörperthermostat kann als Stromversorgung auch einen thermoelektrischen Energiewandler zum Umwandeln von thermischer in elektrische Energie und/oder Solarzellen aufweisen, und einen Energiespeicher zum Speichern der elektrischen Energie. Als Energiespeicher können zum Beispiel ein oder mehrere Kondensatoren oder Batterien oder auch eine Kombination der beiden Typen verwendet werden.A radiator thermostat according to the invention can also have a thermoelectric energy converter for converting thermal energy into electrical energy and/or solar cells as a power supply, and an energy storage device for storing the electrical energy. For example, one or more capacitors or batteries or a combination of the two types can be used as energy storage devices.

Durch den geringen Stromverbrauch der erfindungsgemäßen Anordnung ist ein solcher Energiewandler ausreichend, um über einen bestimmten Zeitraum genug Energie zu sammeln, um den Elektromotor zu bewegen. Dies wäre mit herkömmlichen Antrieben nicht in einem kompakten Gerät möglich.Due to the low power consumption of the arrangement according to the invention, such an energy converter is sufficient to collect enough energy over a certain period of time to power the electr romotor. This would not be possible in a compact device with conventional drives.

Es zeigt:

1A einen Querschnitt durch ein Heizkörperventil
1B einen Querschnitt durch einen Heizkörperthermostat mit einer Exzenterscheibe und zwei Kugellagern zur Kraftübertragung,
2 einen Längsschnitt durch den Heizkörperthermostat der 1b,
3 einen Querschnitt durch einen Heizkörperthermostat mit einer alternative Anordnung der Exzenterscheibe und der zwei Kugellager,
4 einen Längsschnitt durch den Heizkörperthermostat der 3,
5 einen Querschnitt durch einen Heizkörperthermostat mit einer Zahnstange auf dem Übertragungselement und einem Zahnrad auf der Motorwelle,
6 eine Schrägansicht des Heizkörperthermostats der 5,
7 einen Querschnitt durch einen Heizkörperthermostat mit einem Pleuelgelenk, das die Motorwelle mit dem Übertragungselement verbindet,
8 eine Schrägansicht des Heizkörperthermostats der 5,
9 einen Heizkörperthermostat gemäß 1b mit einem thermischen Energiewandler als Energiequelle,
10eine Schnittansicht einer weiteren Ausführung eines erfindungsgemäßen Heizkörperthermostats mit einem thermischen Energiewandler,
11 eine Draufsicht des Heizkörperthermostats der 10,
12 eine Explosionszeichnung des Heizkörperthermostats der 10,
13 die Zugfeder des Heizkörperthermostats der 10,
14 den Kühlkörper des Heizkörperthermostats der 10,
15 eine explodierte Ansicht einer weiteren Ausführung der Erfindung mit einer alternativen Konstruktion zur Vorspannung des Übertragungselements,
16 eine Draufsicht der Ausführung der 15 und
17 eine perspektivische Ansicht der Ausführung der 16.

It shows:

1A a cross section through a radiator valve
1B a cross-section through a radiator thermostat with an eccentric disc and two ball bearings for power transmission,
2 a longitudinal section through the radiator thermostat of the 1b ,
3 a cross-section through a radiator thermostat with an alternative arrangement of the eccentric disc and the two ball bearings,
4 a longitudinal section through the radiator thermostat of the 3 ,
5 a cross-section through a radiator thermostat with a rack on the transmission element and a gear on the motor shaft,
6 an oblique view of the radiator thermostat of the 5 ,
7 a cross-section through a radiator thermostat with a connecting rod joint that connects the motor shaft to the transmission element,
8th an oblique view of the radiator thermostat of the 5 ,
9 a radiator thermostat according to 1b with a thermal energy converter as energy source,
10one Sectional view of another embodiment of a radiator thermostat according to the invention with a thermal energy converter,
11 a top view of the radiator thermostat of the 10 ,
12 an exploded view of the radiator thermostat of the 10 ,
13 the tension spring of the radiator thermostat of the 10 ,
14 the heat sink of the radiator thermostat of the 10 ,
15 an exploded view of a further embodiment of the invention with an alternative construction for prestressing the transmission element,
16 a top view of the execution of the 15 and
17 a perspective view of the execution of the 16 .

Die 1B und 2 zeigen eine erste mögliche Ausführung eines Heizkörperthermostaten, der im Ganzen mit 1 bezeichnet ist. Der Heizkörperthermostat 1 weist ein Gehäuse 2 mit einem Flansch 3 auf, mit dem das Gehäuse 2 an einem Heizkörperventil 4 befestigbar ist. Das Heizkörperventil 4 in 1A weist einen Ventilsitz 4' und einen Ventilteller 4" auf, der so in den Ventilsitz 4' passt, dass der Durchfluss verschließbar ist. Durch eine lineare Bewegung des Ventiltellers 4" kann die Durchflussmenge geregelt werden. Der Ventilteller 4" ist mit einer linear beweglichen Führungseinheit verbunden, in der eine Zugfeder 18 diese Führungseinheit, und damit den Ventilteller 4", weg vom Ventilsitz 4' drückt. Das Heizkörperventil 4 ist daher in Ruhestellung geöffnet. Das Gehäuse 2 ist im Beispiel zweiteilig ausgebildet, wobei die Art des Gehäuses 2 für die Funktion nicht wesentlich ist.The 1B and 2 show a first possible embodiment of a radiator thermostat, which is designated as a whole with 1. The radiator thermostat 1 has a housing 2 with a flange 3, with which the housing 2 can be attached to a radiator valve 4. The radiator valve 4 in 1A has a valve seat 4' and a valve plate 4", which fits into the valve seat 4' in such a way that the flow can be closed. The flow rate can be regulated by a linear movement of the valve plate 4". The valve plate 4" is connected to a linearly movable guide unit in which a tension spring 18 presses this guide unit, and thus the valve plate 4", away from the valve seat 4'. The radiator valve 4 is therefore open in the rest position. The housing 2 in the example is designed in two parts, whereby the type of housing 2 is not essential for the function.

Der Heizkörperthermostat 1 weist ein Übertragungselement 5 auf, das an einem Ende einen zylinderförmigen Übertragungsstift 6 aufweist. Der Übertragungsstift 6 ist im Gehäuse 2 linear verschiebbar gelagert und ragt am freien Ende 7 in den Flansch 3, wo er auf dem Ventilstift 8 aufliegt.The radiator thermostat 1 has a transmission element 5, which has a cylindrical transmission pin 6 at one end. The transmission pin 6 is mounted in the housing 2 so as to be linearly displaceable and projects at the free end 7 into the flange 3, where it rests on the valve pin 8.

Am innenliegenden Ende 9 des Übertragungselements 5 ist eine Achse 10 angeordnet, auf der der Innenring eines ersten Kugellagers 11 fest aufgesetzt ist.At the inner end 9 of the transmission element 5, an axle 10 is arranged, on which the inner ring of a first ball bearing 11 is firmly mounted.

Der Heizkörperthermostat 1 weist weiterhin einen Elektromotor 12 auf, auf dessen Motorwelle 13 eine Exzenterscheibe 14 befestigt ist. Am Umfang der Exzenterscheibe 14 sitzt der Innenring eines zweiten Kugellagers 15. Die beiden Kugellager sind so zueinander angeordnet, dass die beiden Außenringe aufeinander abrollen und dass die Drehachsen der Kugellager und des Elektromotors, abgesehen von einer Seitwärtsbewegung durch die Exzentrizität der Exzenterscheibe 14, in einer Linie mit der Längsachse 16 des Übertragungsstiftes 6 liegen.The radiator thermostat 1 also has an electric motor 12, on whose motor shaft 13 an eccentric disk 14 is attached. The inner ring of a second ball bearing 15 is located on the circumference of the eccentric disk 14. The two ball bearings are arranged in such a way that the two outer rings roll on each other and that the axes of rotation of the ball bearings and the electric motor, apart from a sideways movement due to the eccentricity of the eccentric disk 14, lie in a line with the longitudinal axis 16 of the transmission pin 6.

Auf der dem ersten Kugellager 11 gegenüberliegenden Seite des zweiten Kugellagers 15 liegt der Außenring des zweiten Kugellagers 15 auf einem Widerlager 17 auf, wobei die Kontaktstelle etwa auch auf der Längsachse 16 des Übertragungsstiftes 6 liegt. Das Widerlager 17 weist etwa die Form eines Balkens auf, der sich quer zur Längsachse 16 erstreckt. An den beiden seitlichen Enden des Widerlagers 17 ist jeweils eine Zugfeder 18 angeordnet, die am Gehäuse 2 in Richtung Flansch 3 gespannt ist und das Widerlager 17 in dieser Ventilrichtung 19 mit Kraft beaufschlagt.On the side of the second ball bearing 15 opposite the first ball bearing 11, the outer ring of the second ball bearing 15 rests on an abutment 17, with the contact point also lying approximately on the longitudinal axis 16 of the transmission pin 6. The abutment 17 has approximately the shape of a beam that extends transversely to the longitudinal axis 16. A tension spring 18 is arranged at each of the two lateral ends of the abutment 17, which is tensioned on the housing 2 in the direction of the flange 3 and applies force to the abutment 17 in this valve direction 19.

Wird der Elektromotor 12 eingeschaltet, dreht sich die Exzenterscheibe 14 mit der Motorwelle 13 des Elektromotors 12. Durch die Verbindung mit dem ersten Kugellager 11 führt der Übertragungsstift 6 dadurch eine lineare Bewegung in seiner Längsrichtung aus. Ein mit dem Übertragungsstift 6 verbundener Ventilstift 8 wird dadurch bewegt, so dass sich das Heizkörperventil 4 öffnet oder schließt, je nach Drehlage der Exzenterscheibe 14.When the electric motor 12 is switched on, the eccentric disc 14 rotates with the motor shaft 13 of the electric motor 12. Through the connection with the first ball bearing 11, the transmission pin 6 thereby carries out a linear movement in its longitudinal direction. A valve pin 8 connected to the transmission pin 6 is thereby moved so that the radiator valve 4 opens or closes, depending on the rotational position of the eccentric disc 14.

Auf das Übertragungselement 5 wirken zu jeder Zeit zwei Kräfte. Zum einen die Kraft F 1 des Heizkörperventils 4, mit der der Ventilstift 8 gespannt ist. Dieser Kraft F1 entgegen wirkt die Gegenkraft F2 mit der das Widerlager 17 vorgespannt ist. Idealerweise sind beide Kräfte um den gewählten Arbeitspunkt herum etwa gleich groß. Die Öffnung des Heizkörperventils 4 wird durch die Drehlage der Exzenterscheibe 14 bestimmt.Two forces act on the transmission element 5 at all times. Firstly, the force F 1 of the radiator valve 4, with which the valve pin 8 is tensioned. This force F1 is counteracted by the counterforce F2 with which the abutment 17 is pre-tensioned. Ideally, both forces are approximately the same size around the selected operating point. The opening of the radiator valve 4 is determined by the rotational position of the eccentric disk 14.

Um den Übertragungsstift 6 zu bewegen, muss der Elektromotor 12 nun in jeder Position nur die Differenzkraft dF=F1-F2 der beiden äußeren Kräfte aufbringen. Diese Differenzkraft dF steigt, je weiter das Heizkörperventil 4 schließt. Zum einen wird innerhalb des Weges die Vorspannkraft der Zugfeder 18 kleiner, zum anderen muss durch die Feder im Heizkörperventil 4 eine immer größer werdende Gegenkraft überwunden werden. Da diese Differenzkraft dF kleiner ist als ohne die Gegenkraft F2, benötigt der Elektromotor 12 eine geringere Kraft und daher weniger elektrische Energie.In order to move the transmission pin 6, the electric motor 12 now only has to apply the differential force dF=F1-F2 of the two external forces in each position. This differential force dF increases the further the radiator valve 4 closes. On the one hand, the preload force of the tension spring 18 becomes smaller within the path, and on the other hand, the spring in the radiator valve 4 has to overcome an ever-increasing counterforce. Since this differential force dF is smaller than without the counterforce F2, the electric motor 12 requires less force and therefore less electrical energy.

Da zudem die Umsetzung der Drehbewegung des Elektromotors in die lineare Bewegung des Übertragungsstiftes über die Exzenterscheibe 14 und die Kugellager 11, 15 geschieht, entsteht hier praktisch nur Rollreibung, die sehr geringe zusätzliche Energie benötigt.In addition, since the conversion of the rotary motion of the electric motor into the linear motion of the transmission pin takes place via the eccentric disk 14 and the ball bearings 11, 15, practically only rolling friction is created, which requires very little additional energy.

Aufgrund des geringen erforderlichen Drehmoments des Elektromotors 12 kann ein sparsamer, kleiner Elektromotor gewählt werden, der zudem kein starkes Untersetzungsgetriebe benötigt. Due to the low torque required by the electric motor 12, an economical, small electric motor can be selected which also does not require a powerful reduction gear.

Insgesamt ist der elektrische Antrieb daher im Vergleich zum Stand der Technik sehr sparsam, so dass beispielsweise eine zur Stromversorgung vorhandene Batterie eine wesentlich längere Lebensdauer erreicht.Overall, the electric drive is therefore very economical compared to the state of the art, so that, for example, a battery used to supply power has a much longer service life.

Anstelle der gezeigten Kugellager können zur Umsetzung der Drehbewegung auch beispielsweise Nadellager, Rollenlager oder andere Wälz- oder Gleitlagertypen verwendet werden.Instead of the ball bearings shown, needle bearings, roller bearings or other types of rolling or plain bearings can also be used to implement the rotary movement.

In den 3 und 4 ist eine alternative Ausführung gezeigt, die im Wesentlichen auf der Ausführung der 1 und 2 basiert. Hier ist jedoch das zweite Kugellager 15 am Widerlager 17 angeordnet und die Exzenterscheibe 14 ist zwischen den beiden Kugellagern 11 und 15 so angeordnet, dass sie auf den Außenringen der beiden Kugellager abrollt. Die Drehachsen der Kugellager und des Elektromotors liegen auch hier auf der Längsachse 16 des Übertragungsstiftes 6. Die Bewegung des Übertragungsstiftes 6 funktioniert hier nach dem gleichen Prinzip, wie in der Ausführung der 1 und 2.In the 3 and 4 An alternative design is shown, which is essentially based on the design of the 1 and 2 Here, however, the second ball bearing 15 is arranged on the abutment 17 and the eccentric disk 14 is arranged between the two ball bearings 11 and 15 so that it rolls on the outer rings of the two ball bearings. The axes of rotation of the ball bearings and the electric motor are also located on the longitudinal axis 16 of the transmission pin 6. The movement of the transmission pin 6 works here according to the same principle as in the version of the 1 and 2 .

Eine grundsätzlich andere Ausführung ist in den 5 und 6 gezeigt. Das Übertragungselement 105 ist hier etwas länger ausgebildet und an seinem innenliegenden Ende 9 mit einer Druckfeder 20 in Ventilrichtung 19 beaufschlagt. Die Druckfeder 20 ist im Beispiel als Spiralfeder ausgebildet, die in einer Ausnehmung 21 des Gehäuses 2 gehalten ist.A fundamentally different version is in the 5 and 6 shown. The transmission element 105 is designed to be somewhat longer here and is loaded at its inner end 9 with a compression spring 20 in the valve direction 19. In the example, the compression spring 20 is designed as a spiral spring which is held in a recess 21 of the housing 2.

Das Übertragungselement 105 weist zumindest abschnittsweise eine Zahnstange 22 auf, die mit einem Zahnrad 23 auf der Motorwelle 13 zusammenwirkt. Bei dieser Ausführung ist die Mechanik etwas einfacher, es entsteht insgesamt jedoch ein größerer Reibungsverlust im Vergleich zu den Ausführungen mit Exzenterscheibe 14.The transmission element 105 has, at least in sections, a rack 22 which interacts with a gear 23 on the motor shaft 13. In this design, the mechanics are somewhat simpler, but overall there is a greater friction loss compared to the designs with an eccentric disk 14.

Die Ausführung der 7 und 8 ist ähnlich aufgebaut wie die Ausführung der 5 und 6. Zur Übertragung der Bewegung ist hier anstelle der Zahnstange 22 ein Pleuelgelenk 24 am Übertragungselement 205 und an der Motorwelle 13 befestigt. Die Drehung der Motorwelle 13 wird dadurch in eine lineare Bewegung des Übertragungsstiftes 6 übertragen.The execution of the 7 and 8th is structured similarly to the execution of the 5 and 6 To transmit the movement, a connecting rod joint 24 is attached to the transmission element 205 and to the motor shaft 13 instead of the rack 22. The rotation of the motor shaft 13 is thereby transmitted into a linear movement of the transmission pin 6.

Eine vorteilhafte Weiterbildung des Heizkörperthermostaten ist in 9 gezeigt. Diese Ausführung entspricht im Wesentlichen der Ausführung der 1B und 2. Das Gehäuse 2 ist hier etwas anders geformt, was jedoch auf die Funktion keinen Einfluss hat.An advantageous further development of the radiator thermostat is in 9 This version essentially corresponds to the version of the 1B and 2 The housing 2 is shaped slightly differently here, but this has no influence on the function.

Als Stromversorgung weist diese Weiterbildung jedoch einen thermischen Energiewandler 25 auf, der thermische Energie in elektrische Energie umwandelt. Dazu ist der Flansch 3 zur Montage am Heizkörperventil 4 vorzugsweise aus Metall hergestellt, das eine möglichst gute Wärmeleitung der Wärme vom Heizkörper ermöglicht. Der Energiewandler 25 ist einerseits unmittelbar mit dem Flansch 3 und andererseits mit einem Kühlkörper 26 verbunden. Da der Energiewandler 25 einen Wärmestrom benötigt, muss die Wärme möglichst ungehindert durch den Energiewandler 25 fließen. Zudem ist eine möglichst große Temperaturdifferenz vorteilhaft, weshalb der Kühlkörper 26 möglichst groß ausgelegt ist.However, this development has a thermal energy converter 25 as a power supply, which converts thermal energy into electrical energy. For this purpose, the flange 3 for mounting on the radiator valve 4 is preferably made of metal, which enables the heat from the radiator to conduct as well as possible. The energy converter 25 is connected directly to the flange 3 on the one hand and to a heat sink 26 on the other. Since the energy converter 25 requires a heat flow, the heat must flow through the energy converter 25 as unhindered as possible. In addition, the greatest possible temperature difference is advantageous, which is why the heat sink 26 is designed to be as large as possible.

Die im Energiewandler gewonnene elektrische Energie wird vorzugsweise in einem Energiespeicher 27, beispielsweise einem Akku oder Kondensator, gespeichert.The electrical energy obtained in the energy converter is preferably stored in an energy storage device 27, for example a battery or capacitor.

Da am Heizkörperventil 4 während des Heizens permanent Wärme anliegt, kann ständig elektrische Energie gesammelt werden. Je nach Auslegung des Energiewandlers 25 kann innerhalb von einigen Minuten genug Energie gesammelt werden, damit das Heizkörperventil 4 beispielsweise vollständig geöffnet oder geschlossen werden kann. Für kürzere Stellwege ist demnach eine kürzere Zeit notwendig. Dazu reicht bereits ein sehr kleiner und kostengünstiger Energiewandler, da durch den sparsamen Antrieb nur wenig Energie verbraucht wird.Since the radiator valve 4 is permanently heated during heating, electrical cal energy can be collected. Depending on the design of the energy converter 25, enough energy can be collected within a few minutes so that the radiator valve 4 can be fully opened or closed, for example. A shorter time is therefore required for shorter travel distances. A very small and inexpensive energy converter is sufficient for this, since the economical drive consumes very little energy.

Ein solcher Heizkörperthermostat benötigt keine externe Energiequelle mehr und kann daher völlig autark und wartungsfrei betrieben werden. Es sind keine lästigen und teuren Batteriewechsel mehr notwendig.Such a radiator thermostat no longer requires an external energy source and can therefore be operated completely independently and maintenance-free. There is no longer any need for annoying and expensive battery changes.

Dabei erweist es sich als besonders vorteilhaft, insbesondere eine Stellbewegung zum Schließen des Heizkörperventils 4 nur dann zuzulassen, wenn genügend Energie im Speicher verbleibt, um das Heizkörperventil 4 wieder öffnen zu können. In der geöffneten Position arbeitet der thermische Energiewandler wieder.It proves to be particularly advantageous to only allow an actuating movement to close the radiator valve 4 if there is sufficient energy remaining in the storage tank to be able to open the radiator valve 4 again. In the open position, the thermal energy converter works again.

Entscheidend für die Erfindung ist, dass das Übertragungselement durch eine Gegenkraft F2 gegen die Kraft F1 des Heizkörperventils 4 vorgespannt ist und der Elektromotor daher nur die Differenzkraft dF aufbringen muss, um das Heizkörperventil 4 zu betätigen.What is crucial for the invention is that the transmission element is prestressed by a counterforce F2 against the force F1 of the radiator valve 4 and the electric motor therefore only has to apply the differential force dF to actuate the radiator valve 4.

Eine weitere, vorteilhafte Ausführung des Heizkörperthermostaten ist in der 10 gezeigt, die im Wesentlichen wie die Ausführung der 9 aufgebaut ist.Another advantageous design of the radiator thermostat is in the 10 shown, which essentially resembles the execution of the 9 is constructed.

In dieser Ausführung ist die Exzenterscheibe 14 auf einer Welle 28 angeordnet, die durch den Elektromotor 12 angetrieben ist. Am Außenumfang der Exzenterscheibe 14 ist der Innenring 29 eines Wälzlagers 30 angeordnet. Das Wälzlager 30 kann beispielsweise ein Kugel- oder Nadellager sein. Der Außenring 31 des Wälzlagers 30 wirkt direkt auf das Übertragungselement 5, das in dieser Ausführung lediglich einen Übertragungsstift 6 aufweist. Das Wälzlager 30 ist weiterhin durch eine Feder in Richtung Übertragungselement 5 vorgespannt. Diese Vorspannung kann beispielsweise durch eine Druck- oder Zugfeder erfolgen.In this embodiment, the eccentric disk 14 is arranged on a shaft 28, which is driven by the electric motor 12. The inner ring 29 of a roller bearing 30 is arranged on the outer circumference of the eccentric disk 14. The roller bearing 30 can be a ball or needle bearing, for example. The outer ring 31 of the roller bearing 30 acts directly on the transmission element 5, which in this embodiment only has a transmission pin 6. The roller bearing 30 is also preloaded by a spring in the direction of the transmission element 5. This preload can be achieved, for example, by a compression or tension spring.

Im Beispiel erfolgt die Vorspannung durch eine einteilige, im Wesentlichen U-förmige Zugfeder 32, deren Schenkel 33 auf der Seite des Übertragungselements 5 befestigt sind, während die Basis 34 um den Außenring 31 des Wälzlagers 30 herumgeführt ist und im Wesentlichen direkt gegenüber dem Übertragungselement 5 am Außenring 31 angreift ( 11). Die Schenkel 33 sind jeweils mehrfach gefaltet, wodurch die Federwirkung entsteht. ( 12 und 13)In the example, the preload is provided by a one-piece, essentially U-shaped tension spring 32, the legs 33 of which are attached to the side of the transmission element 5, while the base 34 is guided around the outer ring 31 of the rolling bearing 30 and acts essentially directly opposite the transmission element 5 on the outer ring 31 ( 11 ). The legs 33 are each folded several times, which creates the spring effect. ( 12 and 13 )

Anstelle dieser einteiligen Zugfeder 32 können beispielsweise auch eine oder zwei anders geformte Zug- oder Druckfedern auf ein festes Widerlager wirken, der am Außenring 31 des Wälzlagers 30 anliegt.Instead of this one-piece tension spring 32, for example, one or two differently shaped tension or compression springs can act on a fixed abutment which rests on the outer ring 31 of the rolling bearing 30.

Vorzugsweise ist die Exzenterscheibe 14 nicht direkt auf der Motorwelle angeordnet, sondern auf einem Abtriebszahnrad 35 eines Untersetzungsgetriebes 36. Dadurch kann der Elektromotor 12 mit einer höheren Drehzahl und einem geringeren Drehmoment betrieben werden.Preferably, the eccentric disk 14 is not arranged directly on the motor shaft, but on an output gear 35 of a reduction gear 36. This allows the electric motor 12 to be operated at a higher speed and a lower torque.

Anstelle des Wälzlagers 30 kann das Übertragungselement auch mit der Lagerbuchse eines Gleitlagers zusammenwirken. Dann fungiert die Exzenterscheibe 14 als Welle, die in der Gleitlagerfläche gelagert ist.Instead of the roller bearing 30, the transmission element can also interact with the bearing bush of a plain bearing. The eccentric disc 14 then functions as a shaft which is mounted in the plain bearing surface.

Zur Energieversorgung weist diese Ausführung auch einen als thermoelektrischen Generator (TEG) ausgeführten thermoelektrischen Energiewandler 25 auf. Dieser Energiewandler 25 sitzt zwischen dem Flansch 3 und einem Kühlkörper 26.For energy supply, this design also has a thermoelectric energy converter 25 designed as a thermoelectric generator (TEG). This energy converter 25 is located between the flange 3 and a heat sink 26.

Für die Funktion des Energiewandlers 25 ist es wichtig, dass möglichst viel Wärme durch den Energiewandler 25 fließt. Daher sollte der Wärmeübergangswiderstand zwischen dem Flansch 3, dem Energiewandler 25 und dem Kühlkörper 26 j eweils möglichst gering sein.For the function of the energy converter 25, it is important that as much heat as possible flows through the energy converter 25. Therefore, the heat transfer resistance between the flange 3, the energy converter 25 and the heat sink 26 should be as low as possible.

Daher ist der Kühlkörper 26 in dieser Ausführung durch eine weitere Druckfeder 37 beaufschlagt, die zwischen der Gehäusewand 38 und dem Kühlkörper 26 sitzt und den Kühlkörper 26 gegen den Energiewandler 25 drückt.Therefore, in this embodiment, the heat sink 26 is acted upon by a further compression spring 37, which sits between the housing wall 38 and the heat sink 26 and presses the heat sink 26 against the energy converter 25.

Zusätzlich ist jeweils zwischen dem Energiewandler 25, dem Flansch 3 und dem Kühlkörper 26 ein Kontaktmittel 40 angeordnet, das den Wärmeübergangswiderstand minimiert. Dieses Kontaktmittel 40 kann beispielsweise eine Wärmeleitpaste sein. Im Beispiel ist das Kontaktmittel 40 Indium.In addition, a contact agent 40 is arranged between the energy converter 25, the flange 3 and the heat sink 26, which minimizes the heat transfer resistance. This contact agent 40 can be a thermal paste, for example. In the example, the contact agent 40 is indium.

Weiterhin ist es vorteilhaft, wenn der Temperaturunterschied zwischen Flansch 3 und Kühlkörper 26 möglichst groß ist. Die an den Kühlkörper 26 geleitete Wärme muss daher möglichst gut aus dem Gehäuse 2 abgeführt werden. Daher sind alle Komponenten im Gehäuse 2 so angeordnet, dass innerhalb des Gehäuses 2 ein Pfad von unten nach oben offen ist, in dem Luft aufsteigen kann. Im Gehäuse 2 sind dazu entsprechende Lüftungsöffnungen 39 vorhanden.Furthermore, it is advantageous if the temperature difference between flange 3 and heat sink 26 is as large as possible. The heat conducted to the heat sink 26 must therefore be dissipated from the housing 2 as effectively as possible. Therefore, all components in the housing 2 are arranged in such a way that a path from bottom to top is open within the housing 2, in which air can rise. For this purpose, corresponding ventilation openings 39 are provided in the housing 2.

Dieser Kamineffekt bewirkt einen kontinuierlichen Luftstrom durch das Gehäuse 2 und insbesondere am Kühlkörper 26 vorbei. Dadurch wird die Wärme am Kühlkörper 26 kontinuierlich nach oben aus dem Gehäuse 2 abgeführt, wodurch der Wirkungsgrad des Energiewandlers 25 erhöht wird.This chimney effect causes a continuous air flow through the housing 2 and in particular past the heat sink 26. As a result, the heat on the heat sink 26 is continuously from the housing 2, thereby increasing the efficiency of the energy converter 25.

Der Kühlkörper 26 hat vorzugsweise mehrere Kühlrippen 41, die zumindest teilweise freistehend ausgebildet sind, so dass der Luftstrom, der durch den Kamineffekt entsteht, durch die Schlitze 42 zwischen den Kühlrippen 41 (14) hindurchströmt und somit eine effektivere Wärmeabfuhr gewährleistet ist. Der Kühlkörper 26 weist zusätzlich vorzugsweise einen Vorsprung als Kontaktstelle 43 für den Energiewandler 25 auf, so dass der Wärmestrom konzentriert durch den Energiewandler 25 fließt. Darüber hinaus wirkt der Vorsprung als Abstandshalter zwischen dem Wärmereservoir (Heizungskreislauf) und dem Kältereservoir (Kühlelement), so dass diese thermisch isoliert voneinander sind und sich daher ein größtmöglicher Temperaturgradient entlang des Thermoelementes einstellt. Um diesen Effekt zu verstärken, kann auch zusätzliches Isolationsmaterial zwischen der Warmseite und dem Kühlkörper 26 angebracht werden.The heat sink 26 preferably has a plurality of cooling fins 41 which are at least partially free-standing, so that the air flow created by the chimney effect passes through the slots 42 between the cooling fins 41 ( 14 ) and thus more effective heat dissipation is ensured. The heat sink 26 also preferably has a projection as a contact point 43 for the energy converter 25, so that the heat flow flows through the energy converter 25 in a concentrated manner. In addition, the projection acts as a spacer between the heat reservoir (heating circuit) and the cold reservoir (cooling element), so that they are thermally insulated from one another and therefore the greatest possible temperature gradient is established along the thermocouple. To reinforce this effect, additional insulation material can also be attached between the warm side and the heat sink 26.

Neben dem Energiewandler 25 kann der Heizkörperthermostat 1 eine Schnittstelle zum externen Laden eines Energiespeichers 27 aufweisen, der zum Beispiel auf einer Leiterplatte 44 angeordnet sein kann. Im Beispiel ist als Energiespeicher 27 eine Batterie gezeigt, es können aber auch ein oder mehrere Kondensatoren oder eine Kombination der beiden Typen von Energiespeichern verwendet werden. Weiterhin kann der Heizkörperthermostat 1 über diese Schnittstelle konfiguriert werden, was zum Beispiel durch Verwenden von USB, IEEE 1394 (FireWire), Thunderbolt oder ähnlicher Schnittstellen möglich ist. Darüber hinaus kann der Heizkörperthermostat 1 eine Funkschnittstelle (z.B. ZigBee, Bluetooth, Bluetooth Low Energy, WLAN, Z-Wave) aufweisen, die Messdaten an einen Empfänger senden und Steuerbefehle eines Steuergeräts empfangen kann. Diese Funkschnittstelle ist, wie zum Beispiel ZigBee oder Z-Wave, vorzugsweise auf einen geringen Energieverbrauch optimiert. Sie ist dazu beispielsweise in Intervallen nur für eine kurze Zeitdauer aktiviert.In addition to the energy converter 25, the radiator thermostat 1 can have an interface for externally charging an energy storage device 27, which can be arranged on a circuit board 44, for example. In the example, a battery is shown as the energy storage device 27, but one or more capacitors or a combination of the two types of energy storage devices can also be used. Furthermore, the radiator thermostat 1 can be configured via this interface, which is possible, for example, by using USB, IEEE 1394 (FireWire), Thunderbolt or similar interfaces. In addition, the radiator thermostat 1 can have a radio interface (e.g. ZigBee, Bluetooth, Bluetooth Low Energy, WLAN, Z-Wave) that can send measurement data to a receiver and receive control commands from a control device. This radio interface, like ZigBee or Z-Wave, is preferably optimized for low energy consumption. For this purpose, it is only activated for a short period of time, for example in intervals.

Der Heizkörperthermostat 1 überwacht die Umgebungstemperatur, die Vorlauftemperatur im Heizkörper und die Ventilstellung, so dass er direkt zur Verbrauchsermittlung verwendet werden kann. Eine separate Verbrauchsermittlung über Verdunsterröhrchen oder dergleichen kann entfallen. Die Verbrauchsermittlung über den Heizkörperthermostat 1 ist aufgrund der genauen Sensorik wesentlich präziser.The radiator thermostat 1 monitors the ambient temperature, the flow temperature in the radiator and the valve position, so that it can be used directly to determine consumption. A separate consumption determination via evaporator tubes or the like can be omitted. Consumption determination via the radiator thermostat 1 is much more precise due to the precise sensor technology.

Die 15 zeigt eine Ausführung der Erfindung, die im Wesentlichen mit der in 10 gezeigten Ausführung übereinstimmt. Zur Vorspannung ist hier eine Torsionsfeder 46 auf einem Fortsatz 52 eines unteren Trägerbauteils 54b angeordnet. Die Torsionsfeder 46 hat zwei parallel ausgebildete, längere Schenkel. Der erste Schenkel 47 liegt am Außenring 31 des Wälzlagers 30 an, während der zweite Schenkel 48 im Beispiel der 15 an einem oberen Trägerbauteil 54a gegengelagert ist. Die Exzenterscheibe 49 ist hierbei als eine Nockenscheibe mit zwei verschiedenen Außenradien ausgestaltet, wodurch zwei Endanschläge 53 definiert sind. Diese Endanschläge wirken mit einer Nase 51 eines Anschlagsblech 50 zusammen, das am oberen Trägerbauteil 54a befestigt ist. Die beiden Trägerbauteile 54a, 54b können beispielsweise durch verschrauben, verklemmen, verkleben oder auf andere Weise miteinander verbunden werden. Insbesondere kann so die Torsionsfeder 46 zwischen den beiden Trägerbauteilen befestigt werden. Außerdem weist die Exzenterscheibe 49 einen Zapfen 55 auf, der zur Lagerung des Wälzlagers 30 dient. Der Innenring 29 des Wälzlagers 30 oder die Lagerfläche eines Gleitlagers ist somit am Außenumfang der Exzenterscheibe 49 angeordnet, nämlich am einteilig mit der Exzenterscheibe 49 ausgestalteten Zapfen 55. Der Zapfen 55 ist dabei exzentrisch auf der Exzenterscheibe 49 angeordnet während die Exzenterscheibe 49 im Beispiel der 15 zentriert an dem auf der Welle 28 gelagerten Zahnrad fixiert ist. Diese Fixierung kann zum Beispiel durch Verschrauben, Vernieten oder Verkleben erreicht werden.The 15 shows an embodiment of the invention which is essentially the same as in 10 shown embodiment. For preloading, a torsion spring 46 is arranged on an extension 52 of a lower support component 54b. The torsion spring 46 has two parallel, longer legs. The first leg 47 rests on the outer ring 31 of the rolling bearing 30, while the second leg 48 in the example of the 15 is supported against an upper support component 54a. The eccentric disk 49 is designed as a cam disk with two different outer radii, whereby two end stops 53 are defined. These end stops interact with a nose 51 of a stop plate 50 that is attached to the upper support component 54a. The two support components 54a, 54b can be connected to one another, for example, by screwing, clamping, gluing or in some other way. In particular, the torsion spring 46 can be attached between the two support components in this way. The eccentric disk 49 also has a pin 55 that serves to support the roller bearing 30. The inner ring 29 of the rolling bearing 30 or the bearing surface of a plain bearing is thus arranged on the outer circumference of the eccentric disc 49, namely on the pin 55 which is designed as one piece with the eccentric disc 49. The pin 55 is arranged eccentrically on the eccentric disc 49, while the eccentric disc 49 in the example of the 15 is fixed centrally to the gear wheel mounted on the shaft 28. This fixation can be achieved, for example, by screwing, riveting or gluing.

Die gezeigte Mechanik kann in einem Heizkörperthermostat verwendet werden. Zur Spannungsversorgung weist der Heizkörperthermostat beispielsweise eine Batterie auf. Zusätzlich oder alternativ kann zur Spannungsversorgung ein thermoelektrischer Energiewandler verwendet werden. Zur Veranschaulichung ist die in der 15 gezeigte Ausführung in der 16 als Draufsicht und in der 17 als perspektivische Ansicht dargestellt.The mechanism shown can be used in a radiator thermostat. The radiator thermostat has a battery, for example, for the power supply. Additionally or alternatively, a thermoelectric energy converter can be used for the power supply. For illustration purposes, the 15 shown version in the 16 as top view and in the 17 shown as a perspective view.

Neben den gezeigten Ausführungsbeispielen gibt es zahlreiche andere Möglichkeiten, die Vorspannung auf das Übertragungselement auszuüben, weshalb die Erfindung in keiner Weise auf diese Ausführungsbeispiele beschränkt ist. Insbesondere kann durch eine andere Gestaltung der mechanischen Teile und einem damit verbundenen anderen Aufbau eine Druckfeder durch eine Zugfeder ersetzt werden und umgekehrt.In addition to the embodiments shown, there are numerous other ways of exerting the preload on the transmission element, which is why the invention is in no way limited to these embodiments. In particular, a compression spring can be replaced by a tension spring and vice versa by a different design of the mechanical parts and a different structure associated with it.

Zur Programmierung und Regelung des Heizkörperthermostats können verschiedene Bedienungsmöglichkeiten vorgesehen sein. Zum einen kann der Heizkörperthermostat mit einem Display zur Anzeige der Betriebszustände und der Temperatur ausgerüstet sein, z.B. einem LC-Display. Innerhalb der Steuerung kann es auch vorgesehen sein, in unterschiedlichen Zeiträumen unterschiedliche Betriebszustände vorzugeben. Dazu beinhaltet der Heizkörperthermostat eine Datums-/Uhreneinheit. Die Eingabe der Parameter erfolgt entweder über Tastenfunktionen, die am Heizkörperthermostat realisiert sind oder über eine Fernbedienung. Die Fernbedienung kann alternativ oder zusätzlich zum Heizkörperthermostat über eine Anzeige verfügen.Various operating options can be provided for programming and controlling the radiator thermostat. Firstly, the radiator thermostat can be equipped with a display to show the operating states and the temperature, e.g. an LC display. Within the control system, it can also be provided to specify different operating states at different times. For this purpose, the radiator thermostat contains a date/clock unit. The parameters are entered either via key functions implemented on the radiator thermostat or via a remote control. The remote control can have a display as an alternative or in addition to the radiator thermostat.

Alle gezeigten und nicht gezeigten Ausführungen können zudem mit wenigstens einem Energiewandler als einzige oder zusätzliche Energiequelle ausgestattet sein, so dass ein autarker Betrieb möglich ist. Dabei ist die Erfindung nicht auf thermische Energiewandler beschränkt.All embodiments shown and not shown can also be equipped with at least one energy converter as the sole or additional energy source, so that autonomous operation is possible. The invention is not limited to thermal energy converters.

BezugszeichenReference symbol

11: HeizkörperthermostatRadiator thermostat
22: GehäuseHousing
33: Flanschflange
44: HeizkörperventilRadiator valve
4'4': VentilsitzValve seat
4"4": VentiltellerValve plate
55: ÜbertragungselementTransmission element
66: ÜbertragungsstiftTransfer pin
77: freies Ende Übertragungsstiftfree end transfer pin
88th: VentilstiftValve pin
99: innenliegendes Ende Übertragungselementinternal end transmission element
1010: Achse erstes KugellagerAxle first ball bearing
1111: erstes Kugellagerfirst ball bearing
1212: ElektromotorElectric motor
1313: MotorwelleMotor shaft
1414: ExzenterscheibeEccentric disc
1515: zweites Kugellagersecond ball bearing
1616: LängsachseLongitudinal axis
1717: WiderlagerAbutment
1818: ZugfederTension spring
1919: VentilrichtungValve direction
2020: DruckfederCompression spring
2121: AusnehmungRecess
2222: ZahnstangeRack and pinion
2323: Zahnradgear
2424: PleuelgelenkConnecting rod joint
2525: thermischer Energiewandlerthermal energy converter
2626: KühlkörperHeatsink
2727: EnergiespeicherEnergy storage
2828: WelleWave
2929: Innenring WälzlagerInner ring rolling bearing
3030: Wälzlagerroller bearing
3131: Außenring WälzlagerOuter ring rolling bearing
3232: ZugfederTension spring
3333: Schenkelleg
3434: BasisBase
3535: AbtriebszahnradOutput gear
3636: UntersetzungsgetriebeReduction gear
3737: DruckfederCompression spring
3838: GehäuserückwandRear panel
3939: LüftungsöffnungenVentilation openings
4040: KontaktmittelContact agent
4141: KühlrippenCooling fins
4242: SchlitzeSlots
4343: KontaktstelleContact point
4444: LeiterplatteCircuit board
4545: EnergiespeicherEnergy storage
4646: TorsionsfederTorsion spring
4747: erster Schenkel der Spiralfederfirst leg of the spiral spring
4848: zweiter Schenkel der Spiralfedersecond leg of the spiral spring
4949: ExzenterscheibeEccentric disc
5050: AnschlagsblechStop plate
5151: NaseNose
5252: FortsatzExtension
5353: EndanschlägeEnd stops
54a, 54b54a, 54b: TrägerbauteileSupport components
5555: Zapfencone
105105: ÜbertragungselementTransmission element
205205: ÜbertragungselementTransmission element
F 1F1: KraftPower
F2F2: GegenkraftCounterforce
dfdf: DifferenzkraftDifferential force

Claims

Radiator thermostat for mounting on a radiator valve (4), with a transmission element (5, 105, 205) for transmitting a pressure force to the radiator valve (4), with an electric motor (12) for driving the transmission element (5, 105, 205), with a control for the electric motor (12) and with a power supply, characterized in that the transmission element (5, 105, 205) is prestressed in the valve direction by a torsion spring (46).

Radiator thermostat after Claim 1 , characterized in that the transmission element (5, 105, 205) cooperates with the outer ring (31) of a rolling bearing (30) or with the outer circumference of the bearing bush of a plain bearing, that the inner ring (29) of the rolling bearing (30) or the bearing surface of the plain bearing is arranged on the outer circumference of an eccentric disc (14, 49).

Radiator thermostat according to one of the Claims 1 or 2 , characterized in that the outer ring (31) of the rolling bearing (30) or the outer circumference of the bearing bush of the plain bearing experiences a force in the direction of the transmission element (5) through the torsion spring (46).

Radiator thermostat according to one of the Claims 1 until 3 , characterized in that the radiator thermostat (1) has as power supply a thermoelectric energy converter (25) for converting thermal into electrical energy and an energy store (27) for storing the electrical energy.

Radiator thermostat according to one of the Claims 1 until 4 , characterized in that an actuating movement to close the radiator valve is only permitted if sufficient energy remains in the storage tank to be able to open the valve again later.