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Stand der Technik
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Es sind bereits Ventilvorrichtungen bekannt, die eine Stelleinheit zu einer Einstellung zumindest einer Durchflusskenngröße eines Fluids durch zumindest einen Fluidleitungskanal aufweisen, welche zumindest ein beweglich gelagertes Stellelement umfasst. Ferner umfassen die Ventilvorrichtungen eine Aktoreinheit zu einer Bewegung des Stellelements.
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Offenbarung der Erfindung
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Die Erfindung geht aus von einer Ventilvorrichtung, insbesondere von einer Hausinstallationsventilvorrichtung, mit zumindest einer Stelleinheit zu einer Einstellung zumindest einer Durchflusskenngröße eines Fluids durch zumindest einen Fluidleitungskanal, die zumindest ein beweglich gelagertes Stellelement umfasst, und mit zumindest einer Aktoreinheit zu einer Bewegung des Stellelements.
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Es wird vorgeschlagen, dass die Aktoreinheit zumindest ein Aktorelement umfasst, das als elektroaktives Polymer oder als magnetorheologisches Polymer ausgebildet ist. Bei einer Ausgestaltung des zumindest einen Aktorelements als elektroaktives Polymer ist das zumindest eine Aktorelement somit vorzugsweise dazu vorgesehen, das zumindest eine Stellelement infolge einer spannungsabhängigen Kontraktion und/oder einer spannungsabhängigen Relaxation des zumindest einen Aktorelements zu bewegen. Bei einer alternativen Ausgestaltung des zumindest einen Aktorelements als magnetorheologisches Polymer ist das zumindest eine Aktorelement bevorzugt dazu vorgesehen, das zumindest eine Stellelement in Abhängigkeit einer Feldstärke eines magnetischen Felds zu bewegen. Das zumindest eine Stellelement wird vorzugsweise infolge einer Dehnung des zumindest einen Aktorelements bewegt. Die Ventilvorrichtung oder ein die Ventilvorrichtung umfassendes System umfasst bevorzugt zumindest eine Steuer- und/oder Regeleinheit zu einer Steuerung- und/oder einer Regelung der Aktoreinheit. Der Ausdruck „Steuer- und/oder Regeleinheit“ soll insbesondere eine Einheit mit zumindest einer Steuerelektronik definieren. Unter einer „Steuerelektronik“ soll insbesondere eine Einheit mit einer Prozessoreinheit und mit einer Speichereinheit sowie mit einem in der Speichereinheit gespeicherten Betriebsprogramm verstanden werden. Unter „vorgesehen“ soll insbesondere speziell ausgelegt und/oder speziell ausgestattet verstanden werden. Darunter, dass ein Objekt zu einer bestimmten Funktion vorgesehen ist, soll insbesondere verstanden werden, dass das Objekt diese bestimmte Funktion in zumindest einem Anwendungs- und/oder Betriebszustand erfüllt und/oder ausführt.
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Die Stelleinheit ist bevorzugt dazu vorgesehen, infolge einer Bewegung des zumindest einen Stellelements einen Durchflussquerschnitt des Fluidleitungskanals der Ventilvorrichtung zu verändern. Somit ist vorzugsweise mittels der Stelleinheit beispielsweise zumindest eine als Durchflussmenge eines Fluids, ein als Durchflussdruck eines Fluids oder eine als Durchflussgeschwindigkeit des Fluids ausgebildete Durchflusskenngröße des Fluids einstellbar. Hierbei ist der Durchflussquerschnitt des Fluidleitungskanals bevorzugt infolge einer Bewegung des zumindest einen Stellelements mittels des zumindest einen Aktorelements einstellbar. Hierzu ist das Stellelement vorzugsweise beweglich am Fluidleitungskanal gelagert, insbesondere beweglich an einer den Durchflussquerschnitt begrenzenden Innenwand des Fluidleitungskanals. Es ist jedoch auch denkbar, dass die Ventilvorrichtung zumindest ein Lagerelement umfasst, das am Fluidleitungskanal, insbesondere an einer den Durchflussquerschnitt begrenzenden Innenwand des Fluidleitungskanals, anordenbar ist und an dem das zumindest eine Stellelement beweglich gelagert ist. Der Ausdruck „beweglich gelagert“ soll hier insbesondere eine Lagerung einer Einheit und/oder eines Elements definieren, wobei die Einheit und/oder das Element eine Bewegungsmöglichkeit entlang zumindest einer Strecke größer als 1 mm, bevorzugt größer als 5 mm und besonders bevorzugt größer als 10 mm aufweist und/oder eine Bewegungsmöglichkeit um zumindest eine Achse um einen Winkel größer als 2°, bevorzugt größer als 5° und besonders bevorzugt größer als 10° aufweist. Die Stelleinheit ist vorzugsweise als Fotoblendenprinzipstelleinheit, als Herzklappenprinzipstelleinheit oder als Klappenstellerstelleinheit ausgebildet. Die Ventilvorrichtung kann als Wasserventilvorrichtung, als Wassermengenregelventil, als Luftventilvorrichtung, als Gasventilvorrichtung usw. ausgebildet sein. Besonders bevorzugt umfasst die Ventilvorrichtung zumindest ein Dichtungselement, zu einem durchflussdichten Verschluss des Durchflussquerschnitts des Fluidleitungskanals. Das zumindest eine Dichtungselement ist vorzugsweise am Stellelement angeordnet. Es ist jedoch auch denkbar, dass das Dichtungselement am Fluidleitungskanal, insbesondere an einer den Durchflussquerschnitt begrenzenden Innenwand des Fluidleitungskanals, angeordnet ist. Weitere, einem Fachmann als sinnvoll erscheinende Ausgestaltungen und/oder Anordnungen des Dichtungselements sind ebenfalls denkbar. Zudem ist ebenfalls denkbar, dass das Stellelement und das Aktorelement einteilig ausgebildet sind. Unter „einteilig“ soll insbesondere zumindest stoffschlüssig verbunden verstanden werden, beispielsweise durch einen Schweißprozess, einen Klebeprozess, einen Anspritzprozess und/oder einen anderen, dem Fachmann als sinnvoll erscheinenden Prozess, und/oder vorteilhaft in einem Stück geformt verstanden werden, wie beispielsweise durch eine Herstellung aus einem Guss und/oder durch eine Herstellung in einem Ein- oder Mehrkomponentenspritzverfahren und vorteilhaft aus einem einzelnen Rohling. Somit kann das Stellelement direkt vom Aktorelement gebildet sein. Mittels der erfindungsgemäßen Ausgestaltung des zumindest einen Aktorelements als elektroaktives Polymer oder als magnetorheologisches Polymer kann vorteilhaft eine besonders kompakte Ventilvorrichtung erreicht werden. Zudem kann konstruktiv einfach eine vorteilhaft präzise und sicher arbeitende Ventilvorrichtung erreicht werden. Ferner kann vorteilhaft eine kostengünstige Ventilvorrichtung zur Verfügung gestellt werden, die zudem vorteilhaft eine sehr geringe Masse aufweist.
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Des Weiteren wird vorgeschlagen, dass das zumindest eine Aktorelement dazu vorgesehen ist, das zumindest eine Stellelement um eine Schwenkachse des zumindest einen Stellelements zu schwenken. Somit ist das zumindest eine Stellelement vorzugsweise schwenkbar gelagert. Vorzugsweise verläuft die Schwenkachse zumindest im Wesentlichen senkrecht zu einer Hauptströmungsrichtung des Fluids im Fluidleitungskanal. In einer alternativen Ausgestaltung der Ventilvorrichtung verläuft die Schwenkachse des zumindest einen Stellelements zumindest im Wesentlichen parallel zur Hauptströmungsrichtung des Fluids im Fluidleitungskanal. Unter „im Wesentlichen parallel“ soll hier insbesondere eine Ausrichtung einer Richtung relativ zu einer Bezugsrichtung, insbesondere in einer Ebene, verstanden werden, wobei die Richtung gegenüber der Bezugsrichtung eine Abweichung insbesondere kleiner als 8°, vorteilhaft kleiner als 5° und besonders vorteilhaft kleiner als 2° aufweist. Mittels der erfindungsgemäßen Ausgestaltung kann vorteilhaft eine bewegliche Lagerung des zumindest einen Stellelements zu einer Einstellung zumindest einer Durchflusskenngröße eines Fluids realisiert werden, die einen geringen Platzbedarf aufweist. Dies wirkt sich vorteilhaft positiv auf die Kompaktheit der erfindungsgemäßen Ventilvorrichtung aus.
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Ferner wird, insbesondere in einer alternativen Ausgestaltung der Ventilvorrichtung, vorgeschlagen, dass das zumindest eine Aktorelement dazu vorgesehen ist, das zumindest eine Stellelement translatorisch entlang einer Bewegungsachse des zumindest einen Stellelements zu bewegen. Die Bewegungsachse des zumindest einen Stellelements verläuft bevorzugt zumindest im Wesentlichen quer zur Hauptströmungsrichtung des Fluids im Fluidleitungskanal. Unter „im Wesentlichen quer“ soll hier insbesondere eine Ausrichtung einer Richtung und/oder einer Achse relativ zu einer Bezugsrichtung und/oder einer Bezugsachse verstanden werden, wobei die Ausrichtung der Richtung und/oder der Achse zumindest verschieden von einer zumindest im Wesentlichen parallelen Ausrichtung zur Bezugsrichtung und/oder zur Bezugsachse ist und insbesondere windschief oder senkrecht zur Bezugsrichtung und/oder zur Bezugsachse ist. Mittels der erfindungsgemäßen Ausgestaltung kann eine vorteilhafte Führung des zumindest einen Stellelements während einer Bewegung ermöglicht werden.
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Zudem wird vorgeschlagen, dass das zumindest eine Aktorelement dazu vorgesehen ist, das zumindest eine Stellelement infolge einer Biegeverformung des zumindest einen Aktorelements zu bewegen. Somit ist das zumindest eine Aktorelement vorzugsweise dazu vorgesehen, das zumindest eine Stellelement infolge einer spannungsabhängigen oder infolge einer feldstärkeabhängigen Biegeverformung des zumindest einen Aktorelements zu bewegen. Vorzugsweise ist das zumindest eine Stellelement infolge einer Biegeverformung des zumindest einen Aktorelements auf Biegung beanspruchbar. Mittels der erfindungsgemäßen Ausgestaltung kann konstruktiv einfach eine Bewegung des zumindest einen Stellelements erzeugt werden. Zudem kann die Ventilvorrichtung vorteilhaft kompakt gehalten werden.
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Vorteilhafterweise ist das zumindest eine Stellelement elastisch verformbar ausgebildet. Unter „elastisch verformbar“ soll insbesondere eine Materialeigenschaft eines Elements verstanden werden, die eine wiederholte Verformbarkeit des Elements ermöglicht, ohne dass dadurch das Element mechanisch beschädigt oder zerstört wird, und die insbesondere bewirkt, dass das Element nach einer Verformung selbstständig wieder einer Grundform zustrebt. Somit kann konstruktiv einfache eine Bewegbarkeit des zumindest einen Stellelements erreicht werden. Zudem können vorteilhaft Bauteile zu einer beweglichen Lagerung des zumindest einen Stellelements eingespart werden. Dies führt somit vorteilhaft zu einer Einsparung von Montagekosten und Montageaufwand.
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Des Weiteren wird vorgeschlagen, dass das zumindest eine Aktorelement zumindest teilweise an dem zumindest einen Stellelement angeordnet ist. Bevorzugt ist das zumindest eine Aktorelement zu einer Bewegung des zumindest einen Stellelements direkt an dem zumindest einen Stellelement angeordnet. In einer alternativen Ausgestaltung der Ventilvorrichtung ist das zumindest eine Aktorelement an einem Bewegungslagerelement der Ventilvorrichtung angeordnet, das zu einer beweglichen Lagerung des zumindest einen Stellelements vorgesehen ist und/oder Lagerkräfte des zumindest einen Stellelements abstützt. Infolge der Anordnung des zumindest einen Aktorelements kann vorteilhaft eine besonders kompakte Ventilvorrichtung erreicht werden.
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Ferner wird vorgeschlagen, dass das zumindest eine als elektroaktives Polymer ausgebildete Aktorelement als dielektrisches Elastomer ausgebildet ist. Somit kann vorteilhaft eine große Bewegungsstrecke des zumindest einen Stellelements realisiert werden. Zudem kann vorteilhaft eine Ventilvorrichtung mit einer geringen Masse erreicht werden.
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Zudem wird in einer alternativen Ausgestaltung der erfindungsgemäßen Ventilvorrichtung vorgeschlagen, dass das zumindest eine als magnetorheologisches Polymer ausgebildete Aktorelement als magnetorheologisches Elastomer ausgebildet ist. Somit kann besonders vorteilhaft eine konstruktiv einfache Ausgestaltung der Aktoreinheit zu einer Bewegung des zumindest einen Stellelements ermöglicht werden.
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Des Weiteren wird vorgeschlagen, dass die zumindest eine Aktoreinheit zumindest ein weiteres Aktorelement zu einer Bewegung des zumindest einen Stellelements umfasst, das als elektroaktives Polymer oder als magnetorheologisches Polymer ausgebildet ist. Vorzugsweist weist das zumindest eine weitere Aktorelement eine zumindest im Wesentlichen analoge Ausgestaltung zu dem zumindest einen Aktorelement auf. Somit kann vorteilhaft eine besonders zuverlässige Handhabung der Ventilvorrichtung erreicht werden.
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Ferner wird vorgeschlagen, dass die zumindest eine Aktoreinheit zumindest ein weiteres Aktorelement aufweist, das dazu vorgesehen ist, das zumindest eine Stellelement in eine zu einer durch das zumindest eine Aktorelement hervorgerufene Bewegungsrichtung des zumindest einen Stellelements entgegengesetzt gerichtete Richtung zu bewegen. Mittels der erfindungsgemäßen Ausgestaltung kann vorteilhaft jeweils ein Aktorelement jeweils einer Bewegungsrichtung zugeordnet werden. Somit kann eine vorteilhafte Funktionszuordnung der Aktorelemente erreicht werden, wobei beispielsweise einem der Aktorelemente eine Öffnenfunktion und einem der Aktorelemente eine Schließenfunktion zugeordnet wird.
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Die erfindungsgemäße Ventilvorrichtung soll hierbei nicht auf die oben beschriebene/n Anwendung/en und Ausführungsform/en beschränkt sein. Insbesondere kann die erfindungsgemäße Ventilvorrichtung zu einer Erfüllung einer hierin beschriebenen Funktionsweise eine von einer hierin genannten Anzahl von einzelnen Elementen, Bauteilen und Einheiten abweichende Anzahl aufweisen.
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Zeichnung
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Weitere Vorteile ergeben sich aus der folgenden Zeichnungsbeschreibung. In der Zeichnung sind Ausführungsbeispiele der Erfindung dargestellt. Die Zeichnung, die Beschreibung und die Ansprüche enthalten zahlreiche Merkmale in Kombination. Der Fachmann wird die Merkmale zweckmäßigerweise auch einzeln betrachten und zu sinnvollen weiteren Kombinationen zusammenfassen.
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Es zeigen:
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1 ein erstes Ausführungsbeispiel einer erfindungsgemäßen Ventilvorrichtung in einer schematischen Darstellung,
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2 ein zweites Ausführungsbeispiel einer erfindungsgemäßen Ventilvorrichtung in einer schematischen Darstellung,
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3 ein drittes Ausführungsbeispiel einer erfindungsgemäßen Ventilvorrichtung in einer schematischen Darstellung,
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4 ein viertes Ausführungsbeispiel einer erfindungsgemäßen Ventilvorrichtung in einer schematischen Darstellung,
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5 ein fünftes Ausführungsbeispiel einer erfindungsgemäßen Ventilvorrichtung in einer schematischen Darstellung und
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6 ein sechstes Ausführungsbeispiel einer erfindungsgemäßen Ventilvorrichtung in einer schematischen Darstellung.
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Beschreibung der Ausführungsbeispiele
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1 zeigt eine Ventilvorrichtung 10a, die als Hausinstallationsventilvorrichtung ausgebildet ist. Hierbei ist die Ventilvorrichtung 10a als Wasserventilvorrichtung ausgebildet, die an oder in einer Wasserleitung eines Gebäudes anordenbar ist. Die Ventilvorrichtung 10a umfasst zumindest eine Stelleinheit 12a zu einer Einstellung zumindest einer Durchflusskenngröße eines Fluids durch zumindest einen Fluidleitungskanal 14a, die zumindest ein beweglich gelagertes Stellelement 16a aufweist. Ferner weist die Ventilvorrichtung 10a zumindest eine Aktoreinheit 18a zu einer Bewegung des Stellelements 16a auf. Die Stelleinheit 12a und die Aktoreinheit 18a sind hierbei zumindest teilweise im oder am Fluidleitungskanal 14a angeordnet. Somit umgibt eine den Fluidleitungskanal 14a begrenzende Innenwand 28a die Stelleinheit 12a und/oder die Aktoreinheit 18a zumindest teilweise. Die Stelleinheit 12a umfasst zumindest ein Anbindungselement 30a, das fest mit der Innenwand 28a verbunden ist. Das Anbindungselement 30a kann hierbei mittels einer stoffschlüssigen, mittels einer kraftschlüssigen und/oder mittels einer formschlüssigen Verbindung fest mit der Innenwand 28a verbunden sein. Hierbei ist das Anbindungselement 30a fluiddicht an der Innenwand 28a angeordnet. Die fluiddichte Anordnung erfolgt infolge der festen Verbindung des Anbindungselements 30a und der Innenwand 28a. Hierbei ist es denkbar, dass zusätzlich zur festen Verbindung ein Dichtungselement der Stelleinheit 12a vorgesehen ist, das eine fluiddichte Verbindung zwischen dem Anbindungselement 30a und der Innenwand 28a ermöglicht.
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Die Aktoreinheit 18a ist zumindest teilweise am Anbindungselement 30a angeordnet. Hierbei weist die Aktoreinheit 18a zumindest ein Aktorelement 20a auf, das als elektroaktives Polymer oder als magnetorheologisches Polymer ausgebildet ist. In dem in 1 dargestellten Ausführungsbeispiel ist das Aktorelement 20a als elektroaktives Polymer ausgebildet. Hierbei ist das zumindest eine als elektroaktives Polymer ausgebildete Aktorelement 20a als dielektrsiches Elastomer ausgebildet. Bei einer Ausgestaltung des Aktorelements 20a als magnetorheologisches Polymer ist es denkbar, dass das zumindest eine als magnetorheologisches Polymer ausgebildete Aktorelement 20a als magnetorheologisches Elastomer ausgebildet ist. Das Aktorelement 20a ist zumindest teilweise am Anbindungselement 30a angeordnet. Hierbei ist das Aktorelement 20a mit zumindest einer Seite am Anbindungselement 30a angeordnet. Zudem ist das Aktorelement 20a zu einer Bewegung des Stellelements 16a zu einer Einstellung zumindest einer Durchflusskenngröße eines Fluids mit dem Stellelement 16a verbunden. Somit ist zumindest eine weitere Seite des Aktorelements 20a am Stellelement 16a angeordnet. Die weitere Seite des Aktorelements 20a ist hierbei in direktem Kontakt mit dem Stellelement 16a. Somit ist das zumindest eine Aktorelement 20a zumindest teilweise an dem zumindest einen Stellelement 16a angeordnet. Das Aktorelement 20a stützt sich zu einer Einwirkung einer Betätigungskraft zu einer Bewegung des Stellelements 16a somit mit der Seite am Anbindungselement 30a ab und mit der weiteren Seite stützt sich das Aktorelement 20a am Stellelement 16a ab. Es ist jedoch auch denkbar, dass das Aktorelement 20a derart im Fluidleitungskanal 14a angeordnet ist, dass sich das Aktorelement 20a zu einer Einwirkung einer Betätigungskraft zu einer Bewegung des Stellelements 16a mit der Seite am Stellelement 16a abstützt und sich mit der weiteren Seite an der Innenwand 28a des Fluidleitungskanals 14a abstützt.
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Die Stelleinheit 12a weist eine Vielzahl an Stellelementen 16a, 32a auf. Die Stellelemente 16a, 32a sind jeweils lammellenartig ausgebildet. Hierbei ist mittels eines Zusammenwirkens der Stellelemente 16a, 32a ein Durchflussquerschnitt des Fluidleitungskanals 14a einstellbar. Hierbei wirken die Stellelemente 16a, 32a fotoblendenähnlich zusammen. Somit überlappen sich die einzelnen Stellelemente 16a, 32a zumindest teilweise. Die Stellelemente 16a, 32a weisen hierbei zur Bildung einer fluiddichten Verbindung zwischen den einzelnen Stellelementen 16a, 32a eine Oberflächenbeschichtung auf oder es ist zumindest ein Dichtlippenelement (hier nicht näher dargestellt) der Stelleinheit 12a zwischen den einzelnen Stellelementen 16a, 32a angeordnet, um eine fluiddichte Kontaktierung der einzelnen Stellelemente 16a, 32a zu ermöglichen. Die Stellelemente 16a, 32a sind entlang einer Umfangsrichtung gleichmäßig verteilt am Anbindungselement 30a angeordnet. Somit wirkt die Stelleinheit 12a gemäß einem Fotoblendenprinzip. In einem Schließzustand der Stelleinheit 12a sind die Stellelemente 16a, 32a dazu vorgesehen, den Fluidleitungskanal 14a fluiddicht zu verschließen. Somit ist ein Durchfluss eines Fluids durch die Ventilvorrichtung 10a im Schließzustand der Stelleinheit 12a unterbunden. Bei einer Ausgestaltung der Ventilvorrichtung 10a als Luftventilvorrichtung, wie beispielsweise als Klappenstellervorrichtung in einem Luftleitungskanal, ist es auch denkbar, dass die Ventilvorrichtung 10a entkoppelt von dem Dichtlippenelement ausgebildet ist und im Schließzustand eine geringe Menge an Fluid durch den Luftleitungskanal strömen kann.
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Zu einer Überführung der Stelleinheit 12a in den Schließzustand werden die Stellelemente 16a, 32a mittels der Aktoreinheit 18a bewegt. Hierzu umfasst die Aktoreinheit 18a eine Vielzahl an Aktorelementen 20a, 26a. Somit umfasst die zumindest eine Aktoreinheit 18a zumindest ein weiteres Aktorelement 26a zu einer Bewegung des zumindest einen Stellelements 16a oder eines weiteren Stellelements 32a der Stelleinheit 12a, das als elektroaktives Polymer oder als magnetorheologisches Polymer ausgebildet ist. Eine Anzahl an Aktorelementen 20a, 26a der Aktoreinheit 18a ist abhängig von einer Anzahl an Stellelementen 16a, 32a der Stelleinheit 12a. Bevorzugt ist jedem Stellelement 16a, 32a ein Aktorelement 20a, 26a zugeordnet. Es ist jedoch auch denkbar, dass jedem Stellelement 16a, 32a eine von einem Aktorelement 20a, 26a abweichende Anzahl an Aktorelementen 20a, 26a zugeordnet ist. Hierbei ist es denkbar, dass die zumindest eine Aktoreinheit 18a zumindest das weitere Aktorelement 26a aufweist, das dazu vorgesehen ist, das zumindest eine Stellelement 16a in eine zu einer durch das zumindest eine Aktorelement 20a hervorgerufene Bewegungsrichtung des zumindest einen Stellelements 16a entgegengesetzt gerichtete Richtung zu bewegen. Ferner ist ebenfalls denkbar, dass die Stellelemente 16a, 32a mittels eines Verbindungselements (hier nicht näher dargestellt) der Stelleinheit 12a miteinander bewegungstechnisch verbunden sind. Hierdurch sind die Stellelemente 16a, 32a infolge einer Bewegung des Verbindungselements gemeinsam bewegbar. Hierbei ist es denkbar, dass das Aktorelement 20a am Verbindungselement angeordnet ist und das Verbindungselement mittels des Aktorelements 20a bewegbar ist, das die Stellelemente 16a, 32a gemeinsam bewegt.
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In der in 1 dargestellten Ventilvorrichtung 10a ist das zumindest eine Aktorelement 20a dazu vorgesehen, das zumindest eine Stellelement 16a um eine Schwenkachse 22a des zumindest einen Stellelements 16a zu schwenken. Die Schwenkachse 22a des Stellelements 16a verläuft zumindest im Wesentlichen parallel zu einer Hauptströmungsrichtung 36a des Fluids im Fluidleitungskanal 14a. Alle Stellelemente 16a, 32a der Stelleinheit 12a weisen hierbei jeweils eine zumindest im Wesentlichen parallel zur Hauptströmungsrichtung 36a des Fluids im Fluidleitungskanal 14a verlaufende Schwenkachse 22a auf. Somit werden die Stellelemente 16a, 32a der Stelleinheit 12a mittels der Aktorelemente 20a, 26a der Aktoreinheit 18a zu einer Einstellung einer Durchflusskenngröße des Fluids um die jeweilige Schwenkachse 22a der Stellelemente 16a, 32a geschwenkt.
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Zu einer Ansteuerung der Aktoreinheit 18a und hierbei insbesondere der Aktorelemente 20a, 26a weist die Ventilvorrichtung 10a zumindest eine Steuer- und/oder Regeleinheit 34a auf. Die Steuer- und/oder Regeleinheit 34a ist dazu vorgesehen, Steuer- und/oder Regelsignale an die Aktorelemente 20a, 26a zu senden, um eine Bewegung der Stellelemente 16a, 32a zu bewirken. Hierbei sind die Steuer- und/oder Regelsignale abhängig von beispielsweise einer Eingabekenngröße eines Wasserhahnstellelements (hier nicht näher dargestellt).
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In 2 bis 6 sind alternative Ausführungsbeispiele dargestellt. Im Wesentlichen gleichbleibende Bauteile, Merkmale und Funktionen sind grundsätzlich mit den gleichen Bezugszeichen beziffert. Zur Unterscheidung der Ausführungsbeispiele sind den Bezugszeichen der Ausführungsbeispiele die Buchstaben a bis f hinzugefügt. Die nachfolgende Beschreibung beschränkt sich im Wesentlichen auf die Unterschiede zu dem in der 1 beschriebenen, ersten Ausführungsbeispiel, wobei bezüglich gleichbleibender Bauteile, Merkmale und Funktionen auf die Beschreibung des ersten Ausführungsbeispiels in der 1 verwiesen werden kann.
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2 zeigt eine alternative Ventilvorrichtung 10b, die als Hausinstallationsventilvorrichtung ausgebildet ist. Hierbei ist die Ventilvorrichtung 10b als Wasserventilvorrichtung ausgebildet, die an oder in einer Wasserleitung eines Gebäudes anordenbar ist. Die Ventilvorrichtung 10b umfasst zumindest eine Stelleinheit 12b zu einer Einstellung zumindest einer Durchflusskenngröße eines Fluids durch zumindest einen Fluidleitungskanal 14b, die zumindest ein beweglich gelagertes Stellelement 16b aufweist. Ferner weist die Ventilvorrichtung 10b zumindest eine Aktoreinheit 18b zu einer Bewegung des Stellelements 16b auf. Die Stelleinheit 12b und die Aktoreinheit 18b sind hierbei zumindest teilweise im Fluidleitungskanal 14b angeordnet. Die zumindest eine Aktoreinheit 18b umfasst zumindest ein Aktorelement 20b, das als elektroaktives Polymer oder als magnetorheologisches Polymer ausgebildet ist. Das in der 2 dargestellte Aktorelement 20b ist als elektroaktives Polymer ausgebildet. Hierbei ist das zumindest eine als elektroaktives Polymer ausgebildete Aktorelement 20b als dielektrisches Elastomer ausgebildet. Das zumindest eine Aktorelement 20b ist dazu vorgesehen, das zumindest eine Stellelement 16b um eine Schwenkachse 22b des zumindest einen Stellelements 16b zu schwenken. Hierzu ist das zumindest eine Aktorelement 20b zumindest teilweise an dem zumindest einen Stellelement 16b angeordnet. Die Schwenkachse 22b des Stellelements 16b verläuft hierbei zumindest im Wesentlichen quer zu einer Hauptströmungsrichtung 36b des Fluids im Fluidleitungskanal 14b. Hierbei verläuft die Schwenkachse 22b zumindest im Wesentlichen senkrecht zur Hauptströmungsrichtung 36b des Fluids.
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Die Stelleinheit 12b weist eine Vielzahl an Stellelementen 16b, 32b auf. Die Stellelemente 16b, 32b sind jeweils klappenartig ausgebildet. Hierbei ist mittels eines Zusammenwirkens der Stellelemente 16b, 32b ein Durchflussquerschnitt des Fluidleitungskanals 14b einstellbar. Hierbei wirken die Stellelemente 16b, 32b herzklappenähnlich zusammen. Somit liegen die einzelnen Stellelemente 16b, 32b in einem Schließzustand der Stelleinheit 12b zumindest mit Seitenkanten aneinander an. Die Stelleinheit 12b weist hierbei zur Bildung einer fluiddichten Verbindung zwischen den einzelnen Stellelementen 16b, 32b Dichtlippenelemente 38b, 40b, 42b auf, die an den Seitenkanten der einzelnen Stellelemente 16b, 32b angeordnet sind, um eine fluiddichte Kontaktierung der einzelnen Stellelemente 16b, 32b zu ermöglichen. Die Dichtlippenelemente 38b, 40b, 42b erstrecken sich bevorzugt entlang eines Gesamtumfangs der einzelnen Stellelemente 16b, 32b. Die Stellelemente 16b, 32b sind entlang einer Umfangsrichtung gleichmäßig verteilt im Fluidleitungskanal 14b angeordnet. Somit wirkt die Stelleinheit 12b gemäß einem Herzklappenprinzip. In einem Schließzustand der Stelleinheit 12b sind die Stellelemente 16b, 32b dazu vorgesehen, den Fluidleitungskanal 14b fluiddicht zu verschließen. Somit ist ein Durchfluss eines Fluids durch die Ventilvorrichtung 10b im Schließzustand der Stelleinheit 12b unterbunden.
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Zu einer Überführung der Stelleinheit 12b in den Schließzustand werden die Stellelemente 16b, 32b mittels der Aktoreinheit 18b bewegt. Hierzu ist jeweils ein Aktorelement 20b, 26b der Aktoreinheit 18b an einem Stellelement 16b, 32b angeordnet. Es ist jedoch auch denkbar, dass jedem Stellelement 16b, 32b eine von einem Aktorelement 20b, 26b abweichende Anzahl an Aktorelementen 20b, 26b zugeordnet ist. Hierbei ist es denkbar, dass die zumindest eine Aktoreinheit 18b zumindest ein weiteres Aktorelement 26b aufweist, das dazu vorgesehen ist, das zumindest eine Stellelement 16b in eine zu einer durch das zumindest eine Aktorelement 20b hervorgerufene Bewegungsrichtung des zumindest einen Stellelements 16b entgegengesetzt gerichtete Richtung zu bewegen. Ferner ist ebenfalls denkbar, dass die Stellelemente 16b, 32b mittels einer Getriebeeinheit (hier nicht näher dargestellt) der Stelleinheit 12b miteinander bewegungstechnisch verbunden sind. Hierbei ist es denkbar, dass ein Aktorelement 20b der Aktoreinheit 18b an der Getriebeeinheit angeordnet ist, um die Stellelemente 16b, 32b gemeinsam zu bewegen. Hinsichtlich weiterer Merkmale und Funktionen der Ventilvorrichtung 10b darf auf die in der Beschreibung der 1 beschriebene Ventilvorrichtung 10a verwiesen werden.
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3 zeigt eine weitere alternative Ventilvorrichtung 10c, die als Hausinstallationsventilvorrichtung ausgebildet ist. Hierbei ist die Ventilvorrichtung 10c als Wasserventilvorrichtung ausgebildet, die an oder in einer Wasserleitung eines Gebäudes anordenbar ist. Die Ventilvorrichtung 10c umfasst zumindest eine Stelleinheit 12c zu einer Einstellung zumindest einer Durchflusskenngröße eines Fluids durch zumindest einen Fluidleitungskanal 14c, die zumindest ein beweglich gelagertes Stellelement 16c aufweist. Ferner weist die Ventilvorrichtung 10c zumindest eine Aktoreinheit 18c zu einer Bewegung des Stellelements 16c auf. Die Stelleinheit 12c und die Aktoreinheit 18c sind hierbei zumindest teilweise im Fluidleitungskanal 14c angeordnet. Die zumindest eine Aktoreinheit 18c umfasst zumindest ein Aktorelement 20c, das als elektroaktives Polymer oder als magnetorheologisches Polymer ausgebildet ist. Das in der 3 dargestellte Aktorelement 20c ist als elektroaktives Polymer ausgebildet. Hierbei ist das zumindest eine als elektroaktives Polymer ausgebildete Aktorelement 20c als dielektrsiches Elastomer ausgebildet. Das zumindest eine Aktorelement 20c ist dazu vorgesehen, das zumindest eine Stellelement 16c um eine Schwenkachse 22c des zumindest einen Stellelements 16c zu schwenken. Hierzu ist das zumindest eine Aktorelement 20c zumindest teilweise an dem zumindest einen Stellelement 16c angeordnet. Die Schwenkachse 22c des Stellelements 16c verläuft hierbei zumindest im Wesentlichen quer zu einer Hauptströmungsrichtung 36c des Fluids im Fluidleitungskanal 14c. Die in der 3 dargestellte Ventilvorrichtung 10c weist eine zumindest im Wesentlichen analoge Ausgestaltung zu der in 2 dargestellten Ventilvorrichtung 10b auf. Im Unterschied zu der in 2 dargestellten Ventilvorrichtung 10b weist die Ventilvorrichtung 10c eine Stelleinheit 12c auf, die zumindest ein elastisch verformbares Stellelement 16c umfasst. Das Stellelement 16c und das Aktorelement 20c sind hierbei stoffschlüssig miteinander verbunden. Somit ist das Stellelement 16c zu einer Einstellung einer Durchflusskenngröße des Fluids infolge einer Bewegung des Aktorelements 20c mittels des Aktorelements 20c elastisch verformbar. Das zumindest eine Aktorelement 20c ist dazu vorgesehen, das zumindest eine Stellelement 16c infolge einer Biegeverformung des zumindest einen Aktorelements 20c zu bewegen. Es ist jedoch auch denkbar, dass das Stellelement 16c direkt von dem Aktorelement 20c gebildet wird. Insgesamt weist die Stelleinheit 12c eine Vielzahl an elastisch verformbaren Stellelementen 16c, 32c auf. Somit weist die Aktoreinheit 18c ebenfalls eine Vielzahl an Aktorelementen 20c, 26c auf, wobei eine Anzahl an Aktorelementen 20c, 26c abhängig ist von einer Anzahl an Stellelementen 16c, 32c. Hinsichtlich weiterer Merkmale und Funktionen der Ventilvorrichtung 10c darf auf die in der Beschreibung der 1 beschriebene Ventilvorrichtung 10a und auf die in der Beschreibung der 2 beschriebene Ventilvorrichtung 10b verwiesen werden.
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4 zeigt eine weitere alternative Ventilvorrichtung 10d, die als Hausinstallationsventilvorrichtung ausgebildet ist. Hierbei ist die Ventilvorrichtung 10d als Luftventilvorrichtung ausgebildet, die an oder in einer Luftleitung eines Gebäudes anordenbar ist. Die Ventilvorrichtung 10d umfasst zumindest eine Stelleinheit 12d zu einer Einstellung zumindest einer Durchflusskenngröße eines Fluids durch zumindest einen Fluidleitungskanal 14d, die zumindest ein beweglich gelagertes Stellelement 16d aufweist. Ferner weist die Ventilvorrichtung 10d zumindest eine Aktoreinheit 18d zu einer Bewegung des Stellelements 16d auf. Die Stelleinheit 12d und die Aktoreinheit 18d sind hierbei zumindest teilweise im Fluidleitungskanal 14d angeordnet. Die zumindest eine Aktoreinheit 18d umfasst zumindest ein Aktorelement 20d, das als elektroaktives Polymer oder als magnetorheologisches Polymer ausgebildet ist. Das in der 4 dargestellte Aktorelement 20d ist als elektroaktives Polymer ausgebildet. Hierbei ist das zumindest eine als elektroaktives Polymer ausgebildete Aktorelement 20d als dielektrisches Elastomer ausgebildet. Das zumindest eine Aktorelement 20d ist dazu vorgesehen, das zumindest eine Stellelement 16d um eine Schwenkachse 22d des zumindest einen Stellelements 16d zu schwenken. Hierzu ist das zumindest eine Aktorelement 20d zumindest teilweise an dem zumindest einen Stellelement 16d angeordnet. Die Schwenkachse 22d des Stellelements 16d verläuft hierbei zumindest im Wesentlichen quer zu einer Hauptströmungsrichtung 36d des Fluids im Fluidleitungskanal 14d. Das Stellelement 16d ist als Klappe ausgebildet, die schwenkbar im Fluidleitungskanal 14d angeordnet ist. Das Aktorelement 20d bildet hierbei die aktive Schwenkachse 22d des Stellelements 16d. Das Stellelement 16d ist somit infolge einer Materialausdehnung des Aktorelements 20d um die Schwenkachse 22d bewegbar. Die Schwenkachse 22d des Stellelements 16d verläuft zumindest im Wesentlichen quer zu einer Hauptströmungsrichtung 36d des Fluids im Fluidleitungskanal 14d. Hierbei verläuft die Schwenkachse 22d zumindest im Wesentlichen senkrecht zur Hauptströmungsrichtung 36d des Fluids. Hinsichtlich weiterer Merkmale und Funktionen der Ventilvorrichtung 10d darf auf die in der Beschreibung der 1 beschriebene Ventilvorrichtung 10a verwiesen werden.
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5 zeigt eine weitere alternative Ventilvorrichtung 10e, die als Hausinstallationsventilvorrichtung ausgebildet ist. Hierbei ist die Ventilvorrichtung 10e als Luftventilvorrichtung ausgebildet, die an oder in einer Luftleitung eines Gebäudes anordenbar ist. Die Ventilvorrichtung 10e umfasst zumindest eine Stelleinheit 12e zu einer Einstellung zumindest einer Durchflusskenngröße eines Fluids durch zumindest einen Fluidleitungskanal 14e, die zumindest ein beweglich gelagertes Stellelement 16e aufweist. Ferner weist die Ventilvorrichtung 10e zumindest eine Aktoreinheit 18e zu einer Bewegung des Stellelements 16e auf. Die Stelleinheit 12e und die Aktoreinheit 18e sind hierbei zumindest teilweise im Fluidleitungskanal 14e angeordnet. Die zumindest eine Aktoreinheit 18e umfasst zumindest ein Aktorelement 20e, das als elektroaktives Polymer oder als magnetorheologisches Polymer ausgebildet ist. Das in der 5 dargestellte Aktorelement 20e ist als elektroaktives Polymer ausgebildet. Hierbei ist das zumindest eine als elektroaktives Polymer ausgebildete Aktorelement 20e als dielektrsiches Elastomer ausgebildet. Das zumindest eine Aktorelement 20e ist dazu vorgesehen, das zumindest eine Stellelement 16e um eine Schwenkachse 22e des zumindest einen Stellelements 16e zu schwenken. Die Schwenkachse 22e des Stellelements 16e verläuft zumindest im Wesentlichen quer zu einer Hauptströmungsrichtung 36e des Fluids im Fluidleitungskanal 14e. Hierbei verläuft die Schwenkachse 22e des Stellelements 16e zumindest im Wesentlichen senkrecht zur Hauptströmungsrichtung 36e des Fluids. Die zumindest eine Aktoreinheit 18e umfasst zumindest ein weiteres Aktorelement 26e zu einer Bewegung des zumindest einen Stellelements 16e, das als elektroaktives Polymer oder als magnetorheologisches Polymer ausgebildet ist. Das weitere Aktorelement 26e ist hierbei dazu vorgesehen, das zumindest eine Stellelement 16e in eine zu einer durch das zumindest eine Aktorelement 20e hervorgerufene Bewegungsrichtung des zumindest einen Stellelements 16e entgegengesetzt gerichtete Richtung zu bewegen. Hierbei wirken das Aktorelement 20e und das weitere Aktorelement 26e gemäß einem Agonist-Antagonist-Prinzip. Hierzu sind das Aktorelement 20e und das weitere Aktorelement 26e an einem Lagerhülsenelement 44e der Stelleinheit 12e angeordnet. Das Lagerhülsenelement 44e ist einteilig mit dem Stellelement 16e ausgebildet. Hierbei sind das Aktorelement 20e und das weitere Aktorelement 26e an zwei sich abgewandten Seiten des Lagerhülsenelements 44e angeordnet. Hinsichtlich weiterer Merkmale und Funktionen der Ventilvorrichtung 10e darf auf die in der Beschreibung der 4 beschriebene Ventilvorrichtung 10d verwiesen werden.
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6 zeigt eine weitere alternative Ventilvorrichtung 10f, die als Hausinstallationsventilvorrichtung ausgebildet ist. Hierbei ist die Ventilvorrichtung 10f als Wasserventilvorrichtung ausgebildet, die an oder in einer Wasserleitung eines Gebäudes anordenbar ist. Die Ventilvorrichtung 10f umfasst zumindest eine Stelleinheit 12f zu einer Einstellung zumindest einer Durchflusskenngröße eines Fluids durch zumindest einen Fluidleitungskanal 14f, die zumindest ein beweglich gelagertes Stellelement 16f aufweist. Ferner weist die Ventilvorrichtung 10f zumindest eine Aktoreinheit 18f zu einer Bewegung des Stellelements 16f auf. Die Stelleinheit 12f und die Aktoreinheit 18f sind hierbei zumindest teilweise im Fluidleitungskanal 14f angeordnet. Die zumindest eine Aktoreinheit 18f umfasst zumindest ein Aktorelement 20e, das als elektroaktives Polymer oder als magnetorheologisches Polymer ausgebildet ist. Das in der 6 dargestellte Aktorelement 20f ist als elektroaktives Polymer ausgebildet. Hierbei ist das zumindest eine als elektroaktives Polymer ausgebildete Aktorelement 20f als dielektrisches Elastomer ausgebildet. Es ist jedoch auch denkbar, dass das zumindest eine als magnetorheologisches Polymer ausgebildete Aktorelement 20f als magnetorheologisches Elastomer ausgebildet ist. Das zumindest eine Aktorelement 20f ist dazu vorgesehen, das zumindest eine Stellelement 16f translatorisch entlang einer Bewegungsachse 24f des zumindest einen Stellelements 16f zu bewegen. Die Bewegungsachse 24f des Stellelements 16f verläuft zumindest im Wesentlichen quer zu einer Hauptströmungsrichtung 36f des Fluids im Fluidleitungskanal 14f. Hierbei verläuft die Bewegungsachse 24f des Stellelements 16f zumindest im Wesentlichen senkrecht zur Hauptströmungsrichtung 36f des Fluids. Zudem umfasst die Stelleinheit 12f zumindest ein weiteres als elektroaktives Polymer ausgebildetes Aktorelement 26f zu einer translatorischen Bewegung des Stellelements 16f. Die Stelleinheit 12f umfasst ferner zumindest ein Dichtlippenelement 38f, das dazu vorgesehen ist, einen fluiddichten Verschluss des Fluidleitungskanals 14f zu ermöglichen. Hinsichtlich weiterer Merkmale und Funktionen der Ventilvorrichtung 10f darf auf die in der Beschreibung der 1 beschriebene Ventilvorrichtung 10a verwiesen werden.
