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Die Erfindung betrifft eine Einrichtung zur Betätigung eines Stellantriebs einer Armatur gemäß dem Oberbegriff des Anspruchs 1.
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Solche Stellantriebe bzw. die damit ausgerüsteten Armaturen finden in vielen Bereichen Verwendung, insbesondere zur Regelung von Flüssigkeits- oder Gasströmen, wobei die Armaturen als Ventile ausgebildet sind mit bedarfsweise über einen Motor des Stellantriebs zu verschließenden oder zu öffnenden Absperrorganen.
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Dabei kommen diese Armaturen als Regel- oder Auf-Zu-Ventile für die Regelung von Prozessen, beispielsweise zur Heizungs- oder Kühlwasserregelung, zum Einsatz, wobei der Motor mit Wechselstrom betrieben wird.
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Die Ansteuerung des Motors erfolgt über ein Drei-Punkt-Signal, ein analoges Stellsignal oder über ein Bus-Signal. Ein Drei-Punkt-Antrieb ist insoweit vorteilhaft, als der Stellantrieb keinen Stellungsregler benötigt, wobei üblicherweise Kabel mit vier Leitern verlegt werden als Bestandteil der gattungsgemäßen Stromzuführung.
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Die Strom- bzw. Spannungsversorgung des Motors erfolgt abhängig von ermittelten Parametern über eine Steuerung wie beispielsweise einen Prozessregler, eine speicherprogrammierbare Steuerung (SPS) oder einen Taster und zwar derart, dass über daran angeschlossene Leiter LAuf und LZu der Motor je nach Bedarf gegensinnig angetrieben wird, um das Absperrorgan zu schließen oder im anderen Fall zu öffnen.
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Des Weiteren sind dem Stellantrieb ein Neutralleiter N und ein Schutzleiter PE zugeordnet, so dass insgesamt vier Leiter Bestandteil der bekannten Einrichtung sind. D.h., die Spannungsversorgung des Stellantriebs erfolgt ausschließlich im Bedarfsfall, also nicht dauerhaft.
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Zunehmend finden jedoch sogenannte intelligente Stellantriebe Verwendung, mit denen Diagnosefunktionen, Wartungsmeldungen oder dergleichen möglich sind, die jedoch eine dauerhafte Spannungsversorgung des Stellantriebs erfordern.
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Insbesondere bei Ersatz beispielsweise eines defekten Stellantriebs gemäß der Gattung, der durch den genannten intelligenten Stellantrieb ersetzt werden soll, ergeben sich hinsichtlich der Stromzuführung insofern Probleme als zusätzlich zu den bestehenden vier Leitern, nämlich LAuf, LZu, Neutralleiter N und Schutzleiter PE, ein weiterer Leiter L für eine dauerhafte Stromversorgung vorgesehen sein muss.
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Naturgemäß ist eine solche Kabelverlegung nur mit einem erheblichen Aufwand möglich und vielfach unmöglich, wenn die Leiter beispielsweise durch Brandschutz- oder Schottwände in Schiffen geführt werden müssen.
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Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine Einrichtung der gattungsgemäßen Art so auszubilden, dass ihre Verwendungsfähigkeit mit geringem konstruktivem Aufwand verbessert wird.
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Diese Aufgabe wird durch eine Einrichtung mit den Merkmalen des Anspruchs 1 gelöst.
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Durch die Erfindung wird erreicht, dass das 3-Punkt-Stellsignal zur Motoransteuerung ausschließlich über einen einzigen Leiter übermittelt wird, wobei einer der bislang für die Stellsignale Auf oder Zu vorgesehenen Leiter genutzt wird, während der andere Leiter L der Dauerstromübertragung zur Energieversorgung des Motors und der Elektronik dient.
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Die an die Steuerung erfindungsgemäß angeschlossene Adapterklemme ist so ausgebildet, dass ein von der Steuerung übermitteltes Stellsignal Auf oder Zu, die jeweils mit einem separaten Leiter zur Adapterklemme übertragen werden, entsprechend über den einen Leiter zu einer Adapterschaltung des Stellantriebs übermittelt wird.
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Mittels dieser Adapterschaltung erfolgt eine Zuordnung der Signale derart, dass der Motor zum Öffnen oder Schließen des Absperrorgans betätigt wird.
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Um die vorgenannte Funktion der Adapterklemme bzw. der Adapterschaltung zu ermöglichen, sind verschiedene konstruktive Lösungen möglich.
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Bevorzugt ist eine Diodenschaltung mit zwei Dioden vorgesehen, von denen, je nach Anforderung, eine eine positive Halbschwingung und die andere eine negative Halbschwingung moduliert und damit das jeweilige Bedarfssignal LAuf oder Lzu gibt.
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Anstelle der Diodenschaltung können auch analoge Stellsignale 0-10V oder 4-20mA, z.B. durch ein PWM-Signal, oder Daten für eine Kommunikation über ein definiertes Kommunikationsprotokoll wie ein Bus-System oder dergleichen über eine allgemein serielle Kommunikation erfolgen.
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Die Stromzuführung, d.h. die Steuerung, die Adapterklemme sowie der Anschluss für die Dauerstromleitung, der Null-Leiter und der Schutz-Leiter sind in einem Schaltschrank angeordnet und insoweit räumlich vom Stellantrieb getrennt. Die genannten Leiter, einschließlich der mit der Adapterklemme verbundenen Signal-Leitung, sind in einem vieradrigen Kabel zum Stellantrieb geführt, wobei bei einer Ersatzinstallation des Stellantriebes das vorhandene vieradrige Kabel genutzt werden kann.
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Die Adapterklemme kann in einem Gehäuse untergebracht sein, wobei die Dioden auf einer Platine im Gehäuse angeordnet sind.
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Besonders hervorzuheben ist die einfache und kostengünstige Realisierung der Erfindung mit minimalem Installations- und Materialaufwand, wozu insbesondere die Einsparung einer zusätzlichen Verkabelung beiträgt, wie sie ansonsten bei Ersatz des vorhandenen durch einen intelligenten Stellantrieb erforderlich wäre.
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Weitere vorteilhafte Ausbildungen der Erfindung sind in den Unteransprüchen gekennzeichnet.
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Eine Einrichtung nach dem Stand der Technik sowie ein Ausführungsbeispiel gemäß der Erfindung werden nachfolgend anhand der beigefügten Zeichnungen beschrieben.
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Es zeigen:
- 1 eine Einrichtung nach dem Stand der Technik in einer stark schematisierten Ansicht
- 2 eine Einrichtung nach der Erfindung, gleichfalls in einer stark schematisierten Ansicht
- 3 eine Einzelheit der Erfindung in schematischer Darstellung
- 4 und 5 jeweils ein Funktionsschema der erfindungsgemäßen Einrichtung.
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In der 1 ist eine Einrichtung zur Betätigung eines mit Wechselstrom betreibbaren Motors eines Stellantriebs 1 einer Armatur nach dem Stand der Technik dargestellt, mit einer bedarfsweise den Motor gegensinnig antreibbaren Stromzuführung 2. Die Stromzuführung 2 wird von einer Steuerung 4 gespeist, die einen Prozessregler oder eine speicherprogrammierbare Steuerung beinhaltet und die mit Sensoren oder dergleichen zur Überwachung von betriebsabhängigen Parametern gekoppelt ist.
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An die Steuerung 4 sind zwei Leiter LAuf und Lzu angeschlossen, die mit dem Motor verbunden sind und über die, je nach Anforderung, der Motor derart angesteuert wird, dass ein angeschlossenes Absperrorgan beispielsweise eines Ventils geöffnet oder geschlossen wird.
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Ein weiterer Leiter N als Neutralleiter ist ebenfalls mit dem Motor verbunden, ebenso wie ein Schutzleiter PE, wobei die vier Leiter LAuf, LZu, N und PE zu einem vieradrigen Kabel zusammengefasst sind.
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Die Spannungsversorgung des Motors erfolgt somit ausschließlich zu dessen bedarfsweisen Betätigung über die Leiter LAuf und Lzu.
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Unter Nutzung des vieradrigen Kabels 5 wird erfindungsgemäß eine Funktionserweiterung des Stellantriebs 1 dadurch erreicht, dass eine der Leitern LAuf oder Lzu als einen an ein Stromnetz anschließbaren Leiter L zur Dauerbestromung des Stellantriebs 1 genutzt wird (2).
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Zur bedarfsweisen Betätigung des Motors wird der zweite Leiter Lzu oder LAuf genutzt, der als Leiter Lsignai an eine Adapterklemme 6 angeschlossen ist, die wiederum mit der Steuerung 4 über Leiter LAuf und Lzu verbunden ist, wie in der 2 zu erkennen ist.
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Der Leiter LSignal wird zu einer Adapterschaltung 7 am Stellantrieb 1 ebenso geführt wie der Neutralleiter N, wobei die Adapterschaltung 7 derart konfiguriert ist, dass der Leiter LSignal zu mit dem Motor verbundenen Leitern LAuf und Lzu führen. Mittels eines Netzteils 10 wird die Betriebsspannung für die Antriebssteuerung auf Kleinspannung im Beispiel 24 V transformiert.
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Zur Übertragung des jeweiligen Bedarfssignals ist auf einer Platine 3 eine Diodenschaltung angeordnet, mit zwei Dioden 8, 9, entsprechend der Abbildung in 3.
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Die Dioden 8, 9 sind ausgelegt zur Erzeugung jeweils einer Halbschwingung mit Vorzeichenwechsel, d.h. + oder - für LAuf oder Lzu, wie dies in den 4 und 5 abgebildet ist.
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Bezugszeichenliste
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- 1
- Stellantrieb
- 2
- Stromzuführung
- 3
- Platine
- 4
- Steuerung
- 5
- vieradriges Kabel
- 6
- Adapterklemme
- 7
- Adapterschaltung
- 8
- Diode
- 9
- Diode
- 10
- Netzteil
