DE202009006060U1

DE202009006060U1 - Elektrischer Stellantrieb für Heizkörperventile

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Publication number: DE202009006060U1
Application number: DE200920006060
Authority: DE
Original assignee: EQ 3 ENTWICKLUNG GmbH; EQ-3 ENTWICKLUNG GmbH
Current assignee: EQ 3 ENTWICKLUNG GmbH; EQ-3 ENTWICKLUNG GmbH
Priority date: 2009-04-27
Filing date: 2009-04-27
Publication date: 2009-07-23
Anticipated expiration: 2019-04-28

Abstract

Elektromotorischer Stellantrieb zur Verwendung bei Heizkörperventilen, mit einem mit einem Betätigungselement oder Ventilstößel des jeweiligen Ventils zusammenwirkenden und von einem Stellmotor (3) vorzugsweise über ein Getriebe (4) betätigten Steuerelement, sowie mit einer den Stellmotor (3) steuernden Steuerelektronik (7), gekennzeichnet durch Mittel zur Erfassung der aktuellen Drehgeschwindigkeit des Stellmotors (3) und zur Ansteuerung des Stellmotors (3) in der Weise, dass er bei jeder Einstellung mit minimaler Drehzahl dreht, beispielsweise mit einer Drehzahl im Bereich zwischen 5 und 10 Umdrehungen/Minute.

Description

Die Neuerung bezieht sich auf einen elektrischen Stellantrieb für Heizkörperventile. Stellantriebe dieser Art sind bekannt, insbesondere auch solche, die drahtlos, d. h. über Funk steuerbar sind (z. B. DE 202 11 501 U1 ). Ein Nachteil bekannter Stellantriebe besteht in dem insbesondere von dem jeweiligen Stellmotor erzeugten hohen Geräuschpegel während des jeweiligen Stellvorgangs.
Aufgabe der Neuerung ist es, ein Stellantrieb aufzuzeigen, der diesen Nachteil vermeidet. Zur Lösung dieser Aufgabe ist ein Stellantrieb entsprechend dem Schutzanspruch 1 ausgebildet.
Die neuerungsgemäße Ausbildung ermöglicht eine Steuerung des Stellantriebes und damit insbesondere auch des elektrischen Stellmotors während des jeweiligen Stellvorgangs in der Weise, dass der Stellmotor mit minimaler Drehgeschwindigkeit dreht, d. h. beispielsweise durch eine PWM-Ansteuerung (Phasenweitenmodulations-Ansteuerung) mit minimalster Leistung so angesteuert wird, dass er gerade noch dreht, d. h. z. B. mit einer Drehgeschwindigkeit im Bereich zwischen 5 und 50 Umdrehungen/Minute. Der Neuerung liegt dabei die Erkenntnis zugrunde, dass bei einer derart niedrigen Drehgeschwindigkeit eine störende Geräuschbildung des elektrischen Stellmotors und des nachgeschalteten Getriebes, insbesondere auch störende Lager- und Getriebegeräusche wirksam vermieden sind.
Weiterbildungen, Vorteile und Anwendungsmöglichkeiten der Neuerung ergeben sich auch aus der nachfolgenden Beschreibung von Ausführungsbeispielen und aus den Figuren. Dabei sind alle beschriebenen und/oder bildlich dargestellten Merkmale für sich oder in beliebiger Kombination grundsätzlich Gegenstand der Neuerung, unabhängig von ihrer Zusammenfassung in den Ansprüchen oder deren Rückbeziehung. Auch wird der Inhalt der Ansprüche zu einem Bestandteil der Beschreibung gemacht.
Die Neuerung wird im Folgenden anhand der Figuren an einem Ausführungsbeispiel näher erläutert. Es zeigen:
1 in vereinfachter Darstellung eine Draufsicht auf einen Stellantrieb gemäß der Neuerung, bei teilweise geöffnetem Gehäuse;
2 und 3 den Stellantrieb jeweils in perspektivischer Ansicht und in unterschiedlichen Ansichten bei geöffnetem Gehäuse.
Der in den Figuren allgemein mit 1 bezeichnete elektrische Stellantrieb eignet sich für die Verwendung bei Heizkörperventilen, die üblicherweise einen über die Außenfläche ihres Ventilgehäuses vorstehenden Ventilstößels aufweisen, über welchen durch axiales Verschieben das entsprechende Heizkörperventil bzw. dessen Durchfluss zur Steuerung oder Regelung der vom Heizkörper abgegebenen Wärmemenge gesteuert werden kann.
Der Stellantrieb 1, der mit seinem Gehäuse 2 an einem derartigen Heizkörperventil befestigt werden kann, enthält in diesem Gehäuse 2 u. a. einen elektrischen Stellmotor 3 und ein zugehöriges mechanisches Getriebe 4, über welches durch entsprechende Ansteuerung des Stellmotors 3 ein nicht dargestelltes, mit dem Ventilstößel des Heizkörperventils zusammenwirkendes und damit den Öffnungszustand des Heizkörperventils beispielsweise durch axiales Verschieben steuerndes Betätigungselement gesteuert betätigbar ist.
Zur Ansteuerung des Stellmotors 3 dient eine auf einer Platine 5 vorgesehene und u. a. die elektrischen Bauteile 6.1 und 6.2 aufweisende Steuerelektronik 7. Das Bauteil 6.1 ist dabei ein integrierter Schaltkreis und das Bauteil 6.2 eine von dem integrierten Schaltkreis angesteuerte Treiberstufe für den elektrischen Stellmotor 3. Weiterhin ist eine Anzeige 8 vorgesehen, an der der jeweils aktuelle Status des Stellantriebes 1 dargestellt ist, u. a. auch die Stellung des mit dem Ventilstößel des Heizkörperventils zusammenwirkenden Betätigungselementes. Zur elektrischen Versorgung des Stellmotors 3 und aller übrigen elektrischen Komponenten, insbesondere auch der auf der Steuerelektronik 7 und der opto-elektrischen Anzeige 8 dienen Batterien 9, die in Batteriefächern des Gehäuses 2 untergebracht sind.
Im Einzelnen erfolgt die Ansteuerung des Stellantriebes 1 drahtlos, d. h. über Funk von einer von dem Stellantrieb 1 räumlich entfernten Steuereinheit, die beispielsweise für eine Vielzahl von Heizkörpern bzw. von dort vorgesehenen Stellantrieben 1 gemeinsam vorgesehen ist und diese Stellantriebe 1 nicht nur in Abhängigkeit von der jeweils gemessenen Raumtemperatur, sondern beispielsweise auch abhängig von der Uhrzeit, dem Kalendertag, der Jahreszeit usw. steuert. Die drahtlose Datenübertragungsstrecke zwischen der Steuereinheit und dem jeweiligen Stellantrieb ist dabei bevorzugt für eine bidirektionale Datenübertragung ausgebildet.
Grundsätzlich besteht auch die Möglichkeit, den jeweiligen Stellantrieb 1 mit einer Thermostat-Funktion auszubilden, d. h. mit einem eigenständigen Temperatursensor auszustatten, dessen Sensorsignal dann ebenfalls in geeigneter Weise bei der Steuerung des Stellmotors 3 berücksichtigt bzw. in den zur Steuerung des Stellmotors dienenden Algorithmus einbezogen wird.
Die Besonderheit des Stellantriebes 1 besteht darin, dass am Stellmotor 3, beispielsweise an dessen Ausgangswelle ein die aktuelle Drehzahl dieses Motors umfassender und mit der Steuerelektronik 7 zusammenwirkender Sensor 10 vorgesehen ist. Unter Berücksichtigung des Signals dieses Sensors 10 wird der Stellmotor 3 so gesteuert, dass er bei jeder notwendigen Erstellung mit einer minimalen Drehzahl dreht, sodass eine extrem leise Arbeitsweise des Stellantriebes 1 gewährleistet ist bzw. akustische störende Geräusche des Stellantriebes bei aktiviertem Stellmotor 3 vermieden sind. Die Ansteuerung des Stellmotors 3 von der Steuerelektronik 7 über die Treiberstufe 6.2 erfolgt mit Gleichstrom durch PWM-Ansteuerung, wobei die Breite der Stromimpulse in Abhängigkeit von dem Sensorsignal 10 so gesteuert wird, dass die angestrebte, möglichst niedrige Drehzahl des Stellmotors 3 bei jedem Verstellvorgang eingehalten ist. Die PWM-Ansteuerung ist beispielsweise so ausgeführt, dass am Beginn jedes Stellvorgangs die Breite der Stromimpulse und damit die dem Stellmotor 3 zugeführte elektrische Leistung ausgehend von einem Ausgangswert, der ein Anlaufen des Stellmotors 3 noch nicht ermöglicht, stufenförmig auf einen Wert erhöht wird, der gerade noch das Anlaufen des Stellmotors 3 bewirkt, und dass dann anschließend die Breite der Stromimpulse und damit die dem Stellmotor 3 zugeführte elektrische Leistung unter Aufrechterhaltung der Drehbewegung des Stellmotors 3 um denjenigen Betrag reduziert wird, der dem erhöhten Leistungsbedarf beim Anlaufen des Stellmotors 3 und des Getriebes 4 zur Überwindung von Reibung usw. entsprach. Insgesamt gesehen wird also der Stellmotor 3 bei jeder Verstellung in seinem untersten, gerade noch das Drehen des Stellmotors 3 sicherstellenden Leistungsbereich betrieben.
Vorstehend wurde davon ausgegangen, dass die Drehgeschwindigkeit des Stellmotors 3 mit Hilfe wenigstens eines Sensors 10 am Stellmotor erfasst wird. Selbstverständlich bestehen auch andere Möglichkeiten zur Überwachung und Regelung der Drehgeschwindigkeit des Stellmotors 3, beispielsweise durch wenigstens einen Sensor am Getriebe 4 und/oder durch Überwachung der elektrischen Werte (Spannung und/oder Strom) an den elektrischen Anschlüssen des Stellmotors 3 und durch Vergleich dieser Werte mit wenigstens einer in einem Speicher der Steuerelektronik 7 abgelegten Motorkennlinie.
Die Neuerung wurde voranstehend an einem Ausführungsbeispiel beschrieben. Es versteht sich, dass zahlreiche Änderungen sowie Abwandlungen möglich sind, ohne dass dadurch der der Neuerung zugrundeliegende Erfindungsgedanke verlassen wird.

1: elektromotorischer Stellantrieb zur Steuerung von Heizkörperventilen
2: Gehäuse
3: Stell- oder Elektromotor
4: Getriebe
5: Platine
6.1, 6.2: elektrische Bauteile
7: Steuerelektronik zur Steuerung des Stellmotors
8: Anzeige
9: Batterie
10: Sensor zur Erfassung der Drehgeschwindigkeit des Stellmotors 3

ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
Diese Liste der vom Anmelder aufgeführten Dokumente wurde automatisiert erzeugt und ist ausschließlich zur besseren Information des Lesers aufgenommen. Die Liste ist nicht Bestandteil der deutschen Patent- bzw. Gebrauchsmusteranmeldung. Das DPMA übernimmt keinerlei Haftung für etwaige Fehler oder Auslassungen.
Zitierte Patentliteratur

- DE 20211501 U1 [0001]

Claims

Elektromotorischer Stellantrieb zur Verwendung bei Heizkörperventilen, mit einem mit einem Betätigungselement oder Ventilstößel des jeweiligen Ventils zusammenwirkenden und von einem Stellmotor (3) vorzugsweise über ein Getriebe (4) betätigten Steuerelement, sowie mit einer den Stellmotor (3) steuernden Steuerelektronik (7), gekennzeichnet durch Mittel zur Erfassung der aktuellen Drehgeschwindigkeit des Stellmotors (3) und zur Ansteuerung des Stellmotors (3) in der Weise, dass er bei jeder Einstellung mit minimaler Drehzahl dreht, beispielsweise mit einer Drehzahl im Bereich zwischen 5 und 10 Umdrehungen/Minute.
Stellantrieb nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Steuerelektronik (7) für eine PWM-Ansteuerung des Stellmotors (3) ausgebildet ist.
Stellantrieb nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Mittel zur Erfassung der Drehzahl des Stellmotors von wenigstens einem Sensor am Stellmotor und/oder am Getriebe gebildet sind.
Stellantrieb nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass er oder dessen Steuerelektronik (7) für eine drahtlose Kommunikation mit wenigstens einer räumlich entfernten Steuereinrichtung ausgebildet ist, beispielsweise über eine bidirektionale Datenübertragungsstrecke.