DE19509413C2 - Elektrischer Stellantrieb für Heizungs-, Lüftungs- und Klimaanlagen - Google Patents

Description

Die Erfindung betrifft einen elektrischen Stellantrieb für Heizungs-, Lüftungs- und Klimaanlagen nach dem Oberbegriff des Anspruchs 1.

Ein derartiger elektrischer Stellantrieb ist aus der DE 34 01 154 A1 vorbekannt. Bei diesem vorbekannten elektrischen Stellantrieb erfolgt die Programmierung des Stellverhaltens durch eine herkömmliche Taste, die einen Gehäusedurchbruch erfordert. Die Quittierung der Programmierung erfolgt durch ein passives Anzeigeelement, daß ein Anzeigefenster und damit ein weiteren Durchbruch im Gehäuse erfordert. Dieser vorbe­ kannte elektrische Stellantrieb benötigt also ein aufwendig gestaltetes Gehäuse mit mehreren Durchbrüchen, so daß die Er­ füllung der gesetzlichen Normen für Feuchtraum-Installation, wenn überhaupt nur mit beträchtlichem Aufwand möglich ist.

Aus der DE 33 40 419 A1 ist es vorbekannt, elektrische Fühl- bzw. Schaltelemente Magnetfeld-empfindlich auszubilden, so daß die Betätigung dieser Fühl- bzw. Schaltelemente mittels Betätigungsmagneten durch nicht unterbrochene Gehäusewandun­ gen hindurch ermöglicht wird. Bei dieser magnetisch betätig­ baren Kontakteinrichtung sind jedoch keine Maßnahmen zur Quittierung der Betätigung vorgesehen. Die Anwendung derarti­ ger magnetisch betätigbarer Kontakteinrichtungen bei elektri­ schen Stellantrieben für Heizungs-, Lüftungs- und Klimaanlagen ist ebenfalls nicht beschrieben.

Ein elektrischer Stellantrieb ist auch aus der Prospektunter­ lage "EMO-elektromotorische Proportional- und Dreipunkt- Stellantriebe" der Fa. Heimeier mit Druckdatum von September 1994 vorbekannt. Diese vorbekannten elektrischen Stellantrie­ be dienen zur Ansteuerung von Ventil-Stellgliedern für Hei­ zungs-, Lüftungs- und Klimaanlagen. Sie weisen hierzu Mittel zum Umsetzen eines elektrischen Stellbefehles in eine mecha­ nische Stellbewegung auf. Der hierzu erforderliche Stellbe­ fehl wird durch Verarbeitungsmittel erzeugt, die auf in Spei­ chermitteln abgelegte Parameter zurückgreifen.

Diese Stellantriebe können dabei in ihrer Funktionsweise so­ wohl autark sein als auch durch gebäudeübergreifende Steue­ rungssysteme in ihrem Stellverhalten ansteuerbar sein. Ein derartiges gebäudeübergreifendes Ansteuersystem ist der sog­ genannte europäische Installationsbus, kurz EIB genannt, der konzipiert wurde, um in Gebäuden mit komplexen Steuerungs- und Regelungsaufgaben hinsichtlich der Gebäudesystemtechnik den Verdrahtungsaufwand klein zu halten und bei Nutzungsände­ rungen des Gebäudes flexibel reagieren zu können.

Sowohl bei elektrischen Stellantrieben zum Anschluß an derar­ tige gebäudeübergreifende Steuer- oder Bussysteme als auch bei autark arbeitenden Stellantrieben stellt sich jedoch das Problem, daß diese Stellantriebe in ihrem Funktions- und Re­ gelverhalten bei der Installation in der jeweiligen Heizungs-, Lüftungs- oder Klimaanlage vor Ort programmierbar sein müs­ sen. Andererseits stellt sich die Aufgabe, daß diese Stellan­ triebe aufgrund der Umgebungsbedingungen, in denen sie be­ trieben werden, strenge Anforderungen an die Dichtheit gegen Staub und Feuchtigkeit erfüllen müssen, wie sie beispielswei­ se durch gesetzliche Normen für Feuchtrauminstallationen mit den Abkürzungen IP 43 oder IP 44 vorgegeben werden.

Die Erfindung hat also die Aufgabe, einen elektrischen Stel­ lantrieb für Heizungs-, Lüftungs- und Klimaanlagen zu schaf­ fen, der auf einfache und kostengünstige Art und Weise in seinem Stellverhalten programmierbar ist, der die erforderli­ chen Normen für die Installation in Feuchträumen erfüllt und der die Quittierung der Programmierung ermöglicht.

Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß durch die Kennzeichenmerk­ male des Anspruchs 1 gelöst.

Das beanspruchte Magnetfeld-empfindliche elektrische Fühl- bzw. Schaltelement weist gegenüber anderen Schaltelementen den Vorteil auf, daß es durch fernwirkende Kräfte wie das Ma­ gnetfeld des externen Magneten betätigbar ist. Damit ergibt sich die durch die Erfindung geschaffene Möglichkeit das Fühl- bzw. Schaltelement innerhalb des Gehäuses anzuordnen, wobei das Gehäuse voll geschlossen ausgebildet sein kann. In dem der externe Magnet an das Äußere des Gehäuses gehalten wird, kann das Magnet-empfindliche elektrische Fühl- bzw. Schaltelement im Inneren des Gehäuses betätigt werden und durch die erfindungsgemäß vorgesehene elektrische Verbindung mit den Verarbeitungsmitteln entweder zur Umprogrammierung der Stellfunktion des elektrischen Stellantriebes oder zumin­ dest zur Umschaltung des elektrischen Stellantriebes in den Programmiermodus dienen.

Hierzu ist allein das beanspruchte Fühl- bzw. Schaltelement und ein externer Betätigungsmagnet als zusätzliche Teile er­ forderlich, was eine einfache und kostengünstige Realisierung der Erfindung ermöglicht. Andererseits kann das das Fühl- bzw. Schaltelement umgebende Gehäuse voll geschlossen ausge­ bildet werden, so daß die üblicherweise gestellten Anforde­ rungen an die Dichtheit des Gehäuses für eine gegebenenfalls erfolgende Feuchtrauminstallation problemlos erfüllt werden.

Zur Quittierung der Betätigung der Fühl- bzw. Schaltelementes ist erfindungsgemäß innerhalb des Gehäuses ein Leuchtelement vorgesehen, das zu seiner Betätigung entweder mit dem Fühl- bzw. Schaltelement oder mit den Verarbeitungsmitteln elek­ trisch verbunden ist. Dieses Leuchtelement ermöglicht dem Programmierer des elektrischen Stellantriebes eine einfache Kontrolle darüber, daß er den externen Betätigungsmagneten an der richtigen Stelle des Gehäuses auch von außen angesetzt hat und daß er damit das Fühl- bzw. Schaltelement zum Zwecke der Programmierung richtig betätigt hat.

Häufig werden die Gehäuse derartiger elektrischer Stellan­ triebe aus beispielsweise weiß oder schwarz durchgefärbtem Kunststoffmaterial hergestellt. Erfindungsgemäß weist das Ge­ häuse im Bereich des Leuchtelementes eine Materialschwächung auf, um quasi eine Durchleuchtung der Gehäusewandung durch das Leuchtelement im Bereich des Leuchtelementes zu ermögli­ chen. Derartige Materialschwächungen lassen sich mit einfa­ chen Mitteln bei Herstellung der Spritzwerkzeuge für solche Kunststoffgehäuse berücksichtigen und einbringen.

Vorteilhafte Ausgestaltungen und Weiterbildungen des elektri­ schen Stellantriebes ergeben sich aus den Unteransprüchen.

Das Gehäuse kann vorteilhaft aus zwei Gehäuseteilen bestehen, deren zweites Gehäuseteil eine geschlossene Gehäusehaube ist. Mit diesen Maßnahmen kann der elektrische Stellantrieb quasi aufbauend montiert werden, wobei als letztem Montagearbeits­ gang die geschlossene Gehäusehaube auf der andere Gehäuseteil aufgesetzt und feuchtigkeitsdicht mit diesem verbunden wird.

Das Magnetfeld-empfindliche elektrische Fühl- bzw. Schaltele­ ment kann eine Hallsonde sein, die als Reaktion auf das Ma­ gnetfeld des externen Betätigungsmagneten ein quasi kontinu­ ierliches elektrisches Ausgangssignal erzeugt, das den Verar­ beitungsmitteln zugeführt wird. Dies bietet den Vorteil, die Umschaltung in einen Programmiermodus abhängig von der Stärke des angelegten Magnetfeldes zu steuern. Andererseits kann das Fühl- bzw. Schaltelement auch ein Reedkontakt sein, der auf­ grund seiner konstruktiven Ausbildung nur ein Schaltsignal erzeugt. Hier ergibt sich der besondere Vorteil, daß derarti­ ge Reedkontakte sehr einfach und kostengünstig als handelsüb­ liche Bauteile verfügbar sind.

Die Verarbeitungsmittel können vorteilhaft aus einem Mikroprozessor bestehen, der in seiner Funktion durch die Betätigung des Fühl- bzw. Schaltelementes beeinflußbar ist. Sollte durch die Betä­ tigung der Fühl- bzw. Schaltmittel das Verarbeitungsmittel nur in einen Programmiermodus geschaltet werden, wobei die weitere Programmierung auf andere Art und Weise erfolgt, so ist es besonders vorteilhaft, wenn die Speichermittel aus einem nicht flüchtigen programmierbaren elektrischen Speicher bestehen, so daß die Speicherinhalte auf einfache Art und Weise elek­ trisch änderbar sind.

Ebenfalls dann, wenn durch die Betätigung der Fühl- bzw. Schaltelemente nur eine Umschaltung in einen Programmiermodus erfolgt, ist es besonders vorteilhaft, wenn ein elektrischer Steueranschluß vorgesehen ist, der mit den Verarbeitungsmit­ teln elektrisch verbunden ist und über den die weitere Pro­ grammierung der Verarbeitungsmittel im Sinne der angestrebten besonderen Funktionen des elektrischen Stellantriebes er­ folgt.

Die Mittel zum Umsetzen eines elektrischen Stellbefehles in eine mechanische Stellbewegung können einen elektrischen An­ triebsmotor und ein Untersetzungsgetriebe aufweisen. Dies ist insbesondere bei der elektrischen Betätigung von Flüssig­ keitsventilen von Vorteil, da diese Mittel eine kleine Bauform des elektrischen Stellantriebes ermöglichen. Insbe­ sondere in diesem Zusammenhang kann das Gehäuse einen mecha­ nischen Anschluß insbesondere einen Ventilanschluß aufweisen, der eine mechanische Verbindung des elektrischen Stellantrie­ bes mit dem jeweiligen Element der Heizungs-, Lüftungs- und Klimaanlage ermöglicht.

Um den Programmierer des elektrischen Stellantriebes einen einfachen und wirkungsvollen Hinweis darauf zu geben, an wel­ cher Stelle des Gehäuses der externe Betätigungsmagnet gehal­ ten werden muß, ist es besonders vorteilhaft, wenn das Gehäu­ se im Bereich des Fühl- bzw. Schaltelementes eine insbesonde­ re farbige Markierung aufweist.

Das Leuchtelement kann in diesem Zusammenhang eine insbeson­ dere Niederspannungs-Glühlampe sein. Das Leuchtelement kann aber auch besonders vorteilhaft eine lichtemittierende Diode (LED) sein, die sich durch eine sehr geringe Stromaufnahme auszeichnet.

Der externe Magnet kann besonders vorteilhaft ein Griffteil aufweisen, das den Magneten teilweise umgibt, so daß, wenn der Programmierer des elektrischen Stellantriebes den Magne­ ten am Griffteil ergreift und mit der durch das Griffteil nicht umgebende Seite des Magneten das Gehäuse des elektri­ schen Stellantriebes berührt, die richtige und erforderliche Orientierung des vom Magneten erzeugten Magnetfeldes und da­ mit eine einwandfreie Betätigung des Magnetfeld-empfindlichen elektrischen Fühl- bzw. Schaltelementes sichergestellt wird.

Aus Gründen der Herstellungs- und Montagevereinfachung ist es besonders vorteilhaft, wenn die Verarbeitungsmittel, die Speichermittel, das Fühl- bzw. Schaltelement und gegebenen­ falls das Leuchtelement gemeinsam auf einer elektrische Bau­ teile tragenden Leiterplatte innerhalb des Gehäuses angeord­ net sind. Bei dieser Form der Anordnung sind nahezu alle elektrischen Bauteile auf der Leiterplatte angeordnet, was die Handhabung dieser elektrischen Bauteile bei der Montage des elektrischen Stellantriebes vereinfacht.

Ein Ausführungsbeispiel des elektrischen Stellantriebes für Heizungs-, Lüftungs- und Klimaanlagen ist den Zeichnungen dargestellt und wird im folgenden anhand der Zeichnungen nä­ her erläutert.

Es zeigen

Fig. 1 einen Teilschnitt durch einen elektrischen Stellan­ trieb in einer Seitenansicht,

Fig. 2 eine Draufsicht auf den elektrischen Stellantrieb ge­ mäß Fig. 1 aus der Ansichtsrichtung A und

Fig. 3 einen externen Magneten zur Betätigung des elektri­ schen Stellantriebes in den Programmiermodus.

In der Fig. 1 weist der elektrische Stellantrieb für Hei­ zungs-, Lüftungs und Klimaanlagen ein weitgehend vollständig geschlossenes Gehäuse auf, das die Dichtigkeitsanforderungen gemäß IP 43 oder IP 44 der Normen für Feuchtrauminstallati­ onsanwendung erfüllt. Dazu besteht das Gehäuse des elektri­ schen Stellantriebes aus einem ersten Gehäuseteil (1) und aus einem zweiten Gehäuseteil (2), das als geschlossene Gehäuse­ haube ausgebildet ist. Das erste Gehäuseteil (1) weist dabei zur Verbindung mit dem eigentlichen Stellelement der Hei­ zungs-, Lüftungs- und Klimaanlage einen mechanischen Ventil­ anschluß (3) auf. Weiterhin ist an dem ersten Gehäuseteil (1) eine abgedichtete Durchführung für einen elektrischen Steuer­ anschluß (4), der ein Installationsbusanschluß sein kann, vorgesehen.

Innerhalb des Gehäuses, bestehend aus dem ersten Gehäuseteil (1) und der Gehäusehaube (2) sind Mittel zum Umsetzen eines elektrischen Stellbefehles in eine mechanische Stellbewegung vorgesehen, die einen elektrischen Antriebsmotor (5) und ein Untersetzungsgetriebe (6) aufweisen. Ebenfalls innerhalb des Gehäuses des elektrischen Stellantriebes ist eine elektrische Bauteile tragende Leiterplatte (7) angeordnet, die Verarbei­ tungsmittel in Form eines Mikroprozessors und Speichermittel in Form eines nicht flüchtigen elektrisch programmierbaren Speichers trägt. Darüber hinaus trägt diese elektrische Bau­ teile tragende Leiterplatte (7) auf der in Fig. 1 nach oben gerichteten Stirnseite ein Magnetfeld-empfindliches elektri­ sches Fühl- bzw. Schaltelement (8), das als Hallsonde oder Reedkontakt ausgebildet sein kann und das elektrisch mit dem Verarbeitungsmittel verbunden ist.

Ebenfalls an der in der Fig. 1 nach oben gerichteten Stirn­ seite der Leiterplatte (7) ist ein elektrisches Leuchtelement (10) angeordnet, das als Glühlampe oder als lichtemittierende Diode (LED) ausgebildet sein kann.

Das die Mittel zum Umsetzen des elektrischen Stellbefehles in eine mechanische Stellbewegung und die elektrischen Mittel zum Erzeugen des Stellbefehles umgebende Gehäuse weist auf seiner Gehäusehaube (2) im Bereich, d. h. in der Nähe, des Magnetfeld-empfindlichen elektrischen Fühl- bzw. Schaltele­ mentes auf seiner Außenseite eine farbige Markierung (9) auf. Weiterhin ist in dieser Gehäusehaube (2) im Bereich, d. h. in der Nähe, des Leuchtelementes (10) eine Materialschwächung (11) vorgesehen, die eine Durchleuchtung der Gehäusehaube (2) durch das Leuchtelement auch dann ermöglicht, wenn die Gehäu­ sehaube aus weitgehend undurchsichtigem, beispielsweise weiß eingefärbten, Kunststoffmaterial besteht.

Aus der Fig. 2 geht Lage und Anordnung der Materialschwächung (11) und der Farbmarkierung (9) an bzw. in der Gehäusehaube (2) hervor.

In Fig. 3 ist der externe Betätigungs- bzw. Erregungsmagnet (12) dargestellt, der als Permanentmagnet ausgebildet ist. Dieser Betätigungsmagnet (12) weist ein Griffteil (13) auf, das den Magneten teilweise umgibt. Dieses Griffteil soll dazu dienen, daß der Bediener bzw. Programmierer des elektrischen Stellantriebes gemäß Fig. 1 und 2 den externen Magnet (12) am Griffteil (13) damit an der richtigen Seite ergreift und den Magneten (12) mit der vom Griffteil (13) nicht umschlossenen Seite an die Außenseite der Gehäusehaube (2) gemäß Fig. 1 bzw. 2 hält, um das Magnetfeld-empfindliche elektrische Fühl­ bzw. Schaltelement (8) zu betätigen. Hierzu führt der Pro­ grammierer des elektrischen Stellantriebes den Magneten (12) auf die farbige Markierung (9).

Wenn der Programmierer des elektrischen Stellantriebes dies tut, wird das Magnetfeld-empfindliche elektrische Fühl- bzw. Schaltelement (8) durch den Betätigungsmagneten (12) derart betätigt, daß einerseits zur Quittierung dieser Betätigung entweder direkt durch das Magnetfeld-empfindliche elektrische Fühl- bzw. Schaltelement (8) oder aber durch die Verarbei­ tungsmittel das Leuchtelement (10) angesteuert und damit zum Aufleuchten gebracht wird, was durch einen entsprechenden Leuchtpunkt im Bereich der Materialschwächung (11) für den Bediener des elektrischen Stellantriebes sichtbar wird.

Aufgrund der Betätigung des Magnetfeld-empfindlichen elektri­ schen Fühl- bzw. Schaltelementes wird der elektrische Stell­ antrieb gemäß dem Ausführungsbeispiel in einen Programmiermo­ dus geschaltet, der die weitere Programmierung der Verarbei­ tungsmittel bzw. die Änderung des Inhaltes der Speichermittel über den elektrischen Steuer- bzw. Busanschluß (4) beispiels­ weise mittels eines transportablen Computersystems ermög­ licht. Beispielsweise könnte sich die Programmierung des elektrischen Stellantriebes darauf beziehen, daß der jewei­ lige elektrische Stellantrieb die ihm im Rahmen des Ge­ bäudeinstallations-Bussystems zugewiesene physikalische Adresse mitgeteilt bekommt.

Nach Abschluß der weiteren Programmierung des elektrischen Stellantriebes über den elektrischen Steueranschluß (4) kann entweder eine zeitgesteuerte automatische Rückschaltung in den Betriebsmodus oder aber eine bewußte Umschaltung in den Betriebsmodus, beispielsweise durch erneutes Betätigen des Magnetfeld-empfindlichen elektrischen Fühl- bzw. Schaltele­ mentes mittels des externen Betätigungsmagneten (12), erfol­ gen.

Zur Sicherstellung der Verwendung des erfindungsgemäßen elek­ trischen Stellantriebes für Heizungs-, Lüftungs- und Klimaan­ lagen auch in Feuchträumen, ist es von entscheidender Bedeu­ tung, daß bei Anwendung der Erfindung ein zumindest im Be­ reich der Gehäusehaube (2) weitgehend geschlossenes Gehäuse verwendet werden kann, wodurch das Eindringen von Feuchtig­ keit oder Staub in das Innere des elektrischen Stellantriebes über Durchbrüche mit Sicherheit ausgeschlossen wird.

Claims (14)

1. Elektrischer Stellantrieb für Heizungs-, Lüftungs- und Klimaanlagen mit einem geschlossenen Gehäuse, mit inner­ halb des Gehäuses angeordneten Mitteln zum Umsetzen eines elektrischen Stellbefehles in eine mechanische Stellbewe­ gung und mit innerhalb des Gehäuses angeordneten elektri­ schen Mitteln zum Erzeugen des Stellbefehles, die Verar­ beitungsmittel und Speichermittel aufweisen, wobei inner­ halb des Gehäuses ein Anzeigeelement zur Quittierung der Betätigung eines Fühl- bzw. Schaltelementes vorgesehen ist, das mit dem Fühl- bzw. Schaltelement oder den Verar­ beitungsmitteln elektrisch verbunden ist, dadurch gekenn­ zeichnet, daß ein Magnetfeld-empfindliches elektrisches Fühl- bzw. Schaltelement (8) vorgesehen ist, das inner­ halb des Gehäuses (1, 2) angeordnet ist und das durch einen externen Magneten (12) betätigbar bzw. erregbar ist, wobei das Fühl- bzw. Schaltelement (8) mit den Ver­ arbeitungsmitteln elektrisch verbunden ist, daß das An­ zeigelement ein Leuchtelement (10) ist und daß das Ge­ häuse (Gehäusehaube 2) im Bereich des Leuchtelementes (10) eine Materialschwächung (11) aufweist.

2. Elektrischer Stellantrieb nach Anspruch 1, dadurch ge­ kennzeichnet, daß das Gehäuse aus zwei Gehäuseteilen (1, 2) besteht, deren zweites Gehäuseteil (2) eine geschlos­ sene Gehäusehaube ist.

3. Elektrischer Stellantrieb nach Anspruch 1, dadurch ge­ kennzeichnet, daß das Fühl- bzw. Schaltelement (8) eine Hallsonde ist.

4. Elektrischer Stellantrieb nach Anspruch 1, dadurch ge­ kennzeichnet, daß das Fühl- bzw. Schaltelement (8) ein Reedkontakt ist.

5. Elektrischer Stellantrieb nach Anspruch 1, dadurch ge­ kennzeichnet, daß die Verarbeitungsmittel aus einem Mikropro­ zessor bestehen.

6. Elektrischer Stellantrieb nach Anspruch 1, dadurch ge­ kennzeichnet, daß die Speichermittel aus einem nicht flüchtigen programmierbaren elektrischen Speicher bestehen.

7. Elektrischer Stellantrieb nach Anspruch 1, dadurch ge­ kennzeichnet, daß ein elektrischer Steueranschluß (4) vorgesehen ist, der mit den Verarbeitungsmitteln elek­ trisch verbunden ist.

8. Elektrischer Stellantrieb nach Anspruch 1, dadurch ge­ kennzeichnet, daß die Mittel zum Umsetzen eines elektri­ schen Stellbefehles in eine mechanische Stellbewegung ein elektrischer Antriebsmotor (5) und ein Untersetzungsge­ triebe (6) aufweisen.

9. Elektrischer Stellantrieb nach Anspruch 1, dadurch ge­ kennzeichnet, daß das Gehäuse (erstes Gehäuseteil 1) ei­ nen mechanischen Anschluß insbesondere einen Ventilan­ schluß (3) aufweist.

10. Elektrischer Stellantrieb nach Anspruch 1, dadurch ge­ kennzeichnet, daß das Gehäuse (Gehäusehaube 2) im Bereich des Fühl- bzw. Schaltelementes (8) eine insbesondere far­ bige Markierung (9) aufweist.

11. Elektrischer Stellantrieb nach Anspruch 1, dadurch ge­ kennzeichnet, daß das Leuchtelement (10) eine Glühlampe ist.

12. Elektrischer Stellantrieb nach Anspruch 1, dadurch ge­ kennzeichnet, daß das Leuchtelement (10) eine lichtemit­ tierende Diode (LED) ist.

13. Elektrischer Stellantrieb nach Anspruch 1, dadurch ge­ kennzeichnet, daß der externe Magnet (12) ein Griffteil (13) aufweist, das den Magneten (12) teilweise umgibt.

14. Elektrischer Stellantrieb nach einem oder mehreren der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die Verarbeitungsmittel, die Speichermittel, das Fühl- bzw. Schaltelement (8) und gegebenenfalls das Leuchtelement (10) gemeinsam auf einer elektrische Bauteile tragenden Leiterplatte (7) innerhalb des Gehäuses (1, 2) angeordnet sind.