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Die Erfindung betrifft Stellantriebsanordnungen für Ventile gemäß den Ansprüchen 1, 13, 16, 17, 21 sowie Verfahren zum Betreiben derartiger Stellantriebsanordnungen gemäß den Oberbegriffen der Ansprüche 23 und 24.
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Aus dem Stand der Technik sind z.B. Stellantriebsanordnungen zum Einstellen von Ventilen, insbesondere von Heizköperventilen bekannt, wobei mit Hilfe eines (insbesondere motorisierten) Stellantriebs der Stellantriebsanordnungen insbesondere die Position eines Absperrelementes des Ventils (z.B. eines Ventilunterteilseines Heizköperventils) bewegt wird, um die Stellung des Absperrelementes und damit den Fluss eines Mediums durch das Ventil (und damit z.B. durch einen Heizkörper) zu steuern. Derartige Stellantriebsanordnungen sind beispielsweise Komponenten zur lokalen/einzelnen Regelung/Steuerung von Heizkörpern oder Komponenten eines Heimautomatisierungssystems, wobei z.B. Stellbefehle oder Temperatursollwertvorgaben von einer Zentraleinheit des Heimautomatisierungssystems an die Stellantriebe gesendet werden; etwa, um eine Ventilstellung in Abhängigkeit von einer gewünschten Raumtemperatur einzustellen. Bei einer derartigen Steuerung der Stellantriebe kann es jedoch zu unnötigen Stellbewegungen der Stellantriebe kommen.
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Das der Erfindung zugrunde liegende Problem besteht darin, eine möglichst genaue und effizient steuerbare Stellantriebsanordnung für ein Ventil zu schaffen.
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Dieses Problem wird durch die Stellantriebsanordnungen mit den Merkmalen gemäß den Ansprüchen 1, 13, 16, 17, 21 sowie durch die Verfahren zum Betreiben derartiger Stellantriebsanordnungen gemäß den Merkmalen der Ansprüche 23 und 24 gelöst. Weiterbildungen der Erfindung sind in den abhängigen Ansprüchen angegeben.
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Danach wird eine Stellantriebsanordnung für ein Ventil, insbesondere für ein Heizkörperventil, bereitgestellt, mit
- – einem Stellantrieb zum Betätigen eines Absperrelementes des Ventils (insbesondere eines Ventilunterteils eines Heizkörperventils;
- – mindestens einem Thermogenerator, der unter Einwirkung eines Temperaturgefälles im Bereich des Ventils eine elektrische Spannung und einen elektrischen Strom erzeugt (die z.B. zum Erzeugen von Energie für den Betrieb des Stellantriebes genutzt wird, insbesondere, um eine energieautarke Stellantriebsanordnung zu schaffen), und/oder mindestens einen Temperatursensor zum Bestimmen einer Temperatur im Bereich des Ventils (insbesondere im Bereich des Absperrelementes) und/oder einer Umgebungstemperatur (d.h. einer Temperatur der Umgebung des Ventils und/oder des Stellantriebes); sowie
- – mindestens einer Auswerteeinheit zum Auswerten der von dem Thermogenerator erzeugten elektrischen Spannung, des von dem Thermogenerator erzeugten elektrischen Stromes und/oder der mit dem Temperatursensor bestimmten Temperatur des Ventils und/oder der Umgebungstemperatur.
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Das Absperrelement des Ventils wird über den Stellantrieb relativ zu einer von einem Medium durchflossenen Öffnung des Ventils bewegt, wobei die Öffnung abhängig von der Position des Absperrelementes mehr oder weniger verschlossen ist. Durch Bewegen des Absperrelementes lässt sich entsprechend der Fluss des Mediums einstellen. Es wird darauf hingewiesen, dass unter einem „Ventil“ insbesondere eine Vorrichtung verstanden wird, die zumindest die von dem Medium durchflossene Öffnung sowie das Absperrelement aufweist oder gebildet ist.
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Beispielsweise kann bereits anhand der von dem Thermogenerator erzeugten Spannung bzw. des von dem Thermogenerator erzeugten Stroms zumindest näherungsweise eine Temperatur im Bereich des Ventils (insbesondere Absperrelementes bestimmt werden, wodurch z.B. ermittelbar ist, ob das Ventil offen (höhere Ventiltemperatur und damit höhere Thermogeneratorspannung) oder geschlossen ist. Denkbar ist auch, dass anhand der Thermogeneratorspannung oder des Thermogeneratorstroms Zwischenstellungen des Ventils (d.h. Zwischenpositionen des Stellantriebes) bestimmt werden können, wobei die Zwischenpositionen insbesondere ebenfalls mit der Ventiltemperatur und damit mit der Thermogeneratorspannung korrelieren. Mit anderen Worten dient der Thermogenerator als Messmittel (hier als Temperatursensor), wobei denkbar ist, dass er ausschließlich als Messmittel und nicht zur Energieversorgung des Stellantriebes verwendet wird. Möglich ist auch, dass der Thermogenerator beide Funktionen erfüllt, d.h. sowohl zur Energieversorgung insbesondere des Stellantriebes dient, als auch Messfunktionen übernimmt. Der Thermogenerator muss zudem nicht unbedingt den gesamten Energiebedarf des Stellantriebes decken, sondern es ist auch möglich, dass er nur einen Teil der benötigten Energie liefert, etwa zur Unterstützung einer Batterie (wodurch z.B. die Lebensdauer der Batterie verlängert wird).
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Durch Ermittlung der Ventiltemperatur können zudem Angaben über eine Vorlauftemperatur (d.h. der Temperatur eines in das Ventil einströmenden Mediums) und/oder einen Wärmefluss gemacht werden.
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Auf Basis einer ermittelten Vorlauftemperatur kann beispielsweise das Verhalten eines Heizungssystems mit mindestens einem Heizungsventil, das die erfindungsgemäße Stellantriebsanordnung aufweist, analysiert werden. Zum Beispiel in der Art, dass in einem gemäß Raumtemperatur eingeschwungenen Zustand gemessene Schwankungen einer (insbesondere mit der Temperatur des Ventilunterteils korrelierende oder mit dieser Temperatur identische) Vorlauftemperatur (z.B. > 5°C/Min) auf das Fehlen eines Stellgliedes (3-Punkt Mischer) hinweisen. Damit verbundene Effizienzverluste (z.B. > 20%) können einem Nutzer zur Verfügung gestellt werden.
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Anhand des Thermogeneratorstroms und/oder der Thermogeneratorspannung kann z.B. auch die Funktion des Stellantriebes (etwa im Rahmen einer Endkontrolle) und/oder des Thermogenerators überprüft werden.
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Beispielsweise kann das Alterungsverhalten des Thermogenerators und/oder des Absperrelementes überwacht werden. Beispielsweise kann sich das Alterungsverhalten in der Art äußern, dass gleichbleibende Stellpositionen des Absperrelementes bei im Laufe der Zeit niedriger werdenden Thermogeneratorspannungen auf eine Verschlammung und/oder Dichtungs-Alterung/Veränderungen schließen lassen, und/oder gleichbleibende Stellpositionen bei im Laufe der Zeit höher werdenden Thermogeneratorspannungen auf größeren Durchfluss und somit z.B. Dichtungsveränderungen, Verschlussprobleme hinweisen. Damit ermöglicht die erfindungsgemäße Stellantriebsanordnung z.B. eine erhöhte Betriebssicherheit. Die Kenntnis der Ventiltemperatur ermöglicht darüber hinaus eine möglichst genaue und komfortable Einstellung des Ventils, wobei sich die Ventiltemperatur wie erwähnt bei Verwendung eines Thermogenerators zur Energieversorgung des Stellantriebes bereits indirekt durch Auswerten der Spannung und/oder des Stromes des Thermogenerators ermitteln lässt.
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Denkbar ist allerdings auch, dass die Ventiltemperatur mit Hilfe eines z.B. im Bereich des Absperrelementes (insbesondere im Bereich eines Anschlusses eines Ventilunterteils und/oder eines Ventilkopfes, falls es sich um ein Heizkörperventil handelt) angebrachten Temperatursensors bestimmt wird, was insbesondere einen effizienten Betrieb (insbesondere deren Regelung) sowie eine möglichst genaue Bestimmung der Vorlauftemperator auch von Stellantriebsanordnungen erlaubt, die nicht per Thermogenerator (Thermoharvester), sondern mittels eines anderen Energiewandlers oder einer (insbesondere aufladbaren) Batterie mit Energie versorgt werden. Anhand der Vorlauftemperatur und damit z.B. einer Heizkreistemperatur kann z.B. und unter anderem auf den Typ und/oder Bauart der verwendeten Heizung (z.B. Fernwärme, Niedertemperatur, Brennwerttechnik, etc.) geschlossen werden. Zum Beispiel können Anwender dadurch auf mögliche Effizienzverluste und Verbesserungspotentiale hingewiesen werden.
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Darüber hinaus kann die erfindungsgemäße Stellantriebsanordnung mindestens einen Temperatursensor zur Messung einer Temperatur einer mit dem Thermogenerator gekoppelten Wärmesenke (z.B. ausgebildet als Bestandteil des Stellantriebes) aufweisen. Da die Thermogeneratorspannung und der Thermogeneratorstrom insbesondere von einem Temperaturgefälle zwischen der Wärmesenke und dem Heizkörperventil abhängt, kann aus der Thermogeneratorspannung bzw. dem Thermogeneratorstrom bei Kenntnis der Wärmesenkentemperatur auf die Temperatur des Ventils (insbesondere im Bereich des Absperrelementes) geschlossen werden.
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Gemäß einer anderen Weiterbildung der Erfindung ist die Auswerteeinheit ausgebildet, anhand der i) vom Thermogenerator erzeugten Spannung und der Temperatur der Wärmesenke oder ii) der gemessenen Temperatur des Ventils eine Information über einen Wärmefluss durch das Ventil und/oder in der Umgebung des Ventils zu ermitteln und aus dieser Information eine Information bezüglich des Energieverbrauchs beim Betrieb einer Einrichtung (z.B. einer Heizeinrichtung), der das Ventil zugehört, zu bestimmen, d.h. eine Verbrauchsanalyse zu erstellen. Denkbar ist, dass in die Verbrauchsanalyse weitere Größen (etwa der Heizungstyp) eingehen.
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Zusätzlich oder alternativ zu den bereits erwähnten Temperatursensoren zur Bestimmung der Temperatur im Bereich des Ventils oder der Temperatur der Wärmesenke kann die Stellantriebsanordnung mindestens einen Temperatursensor zur Messung der Umgebungstemperatur aufweisen.
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Beispielsweise kann die gemessene Umgebungstemperatur (des Stellantriebes) dazu genutzt werden, den in einer Heizungsinstallation ungünstigsten Heizkörper (dem jeweils eine erfindungsgemäße Stellantriebsanordnung zugeordnet ist) zu ermitteln, zum Beispiel durch eine mittels zentraler Steuerung durchgeführte Routine gemäß:
- a) Öffnen aller Heizkörper und deren Regelung auf identische Zieltemperaturen in jedem Raum;
- b) Messung der Zeit pro Raum bis zum Erreichen einer eingestellten Zieltemperatur;
- c) Ermittlung des Raumes und/oder des Heizkörpers mit der längsten Zeitkonstante und somit des ungünstigsten Heizkörpers und/oder Raumes im Heizsystem
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Beispielsweise kann basierend auf den Schritten a) bis c) eine Ursachenanalyse durchführt werden:
- d) gewünschte Raumtemperatur wird nicht erreicht, wobei die Vorlauftemperatur korrekt ist und eine Differenz zwischen der Vorlauftemperatur und einer Rücklauftemperatur klein ist (50/40) => Heizkörper ist zu zu klein, um die gewünschte Raumtemperatur zu erreichen,
- e) gewünschte Raumtemperatur wird nicht erreicht, wobei die Vorlauftemperatur korrekt ist und eine Differenz zwischen der Vorlauftemperatur und einer Rücklauftemperatur groß ist (50/30) => Zu wenig Durchfluss (Abgleich) oder Leitung und/oder Ventil zu klein oder eine Pumpe zum Pumpen des Heizmediums ist zu schwach;
- f) gewünschte Raumtemperatur wird erreicht, aber sehr lange Zeitkonstante => Abgleich prüfen; Rücklauftempemperatur auswerten
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Beispielsweise können basierend auf a) bis f) folgende Maßnahmen ergriffen werden:
- g) Prüfen des hydraulischen Abgleiches, ggfs. durch Auswertung der Rücklauftemperaturen innerhalb des Systems;
- h) Reduktion der Pumpenleistung er dann, wenn der ungünstigste Raum seine Zieltempemperatur erreicht hat.
- i) Zeitkonstanten ja Raum auswerten und Profil ermitteln/ausgeben.
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Des Weiteren kann die Auswerteeinheit ausgebildet sein, anhand der gemessenen Temperatur im Bereich des Ventils und damit der Vorlauftemperatur, der Temperatur der Wärmesenke und/oder der Umgebungstemperatur eine Information zur Steuerung des Stellantriebes zu erzeugen und/oder in Abhängigkeit von diesen gemessenen Temperaturen die Dauer von Intervallen („Duty Cycle“) einzustellen, mit denen Steuersignale (z.B. Stellsignale) an den Stellantrieb geleitet und/oder mit denen Informationen betreffend den Stellantrieb an eine externe Steuereinheit gesendet (insbesondere gefunkt) werden. Die Steuersignale werden z.B. von einer (beispielsweise mit dem Stellantrieb integrierten) Steuerung erzeugt (selbstregelnder Stellantrieb).
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Beispielsweise erkennt die Auswerteeinheit anhand der gemessenen Temperaturen den aktuellen Jahresabschnitt und stellt die Dauer der Intervalle entsprechen kürzer (Winter) oder länger (Frühjahr) ein, so dass der Stellantrieb mehr oder weniger oft stellen und/oder funken wird. Denkbar ist auch, dass es sich bei der Steuereinheit um eine externe Einheit (z.B. eine Zentraleinheit eines Heimautomatisierungssystems) handelt, wobei die Auswerteeinheit z.B. ein Bestandteil dieser externen Steuereinheit ist.
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Denkbar ist auch, dass bei zwei oder mehr als zwei in einem Raum befindlichen Stellantriebsanordnungen ein Umgebungstemperatursensor einer der Stellantriebsanordnungen oder die Umgebungstemperatursensor mehrerer der Stellantriebsanordnungen sequentiell genutzt werden, um einen (automatischen) Abgleich einer vorgegebenen Raumzieltemperatur zu erreichen. Beispielsweise kann eine Stellantriebsanordnungen im abgeschalteten Zustand eine durch den Betrieb der weiteren Stellantriebsanordnungen und somit der Heizkörper erreichte Raumtemperatur ermitteln und/oder (insbesondere an eine Zentraleinheit) übermitteln, wobei die ermittelte Raumtemperatur z.B. in der Zentraleinheit für Offseteinstellungen in Bezug auf die Stellantriebsanordnungen genutzt werden kann.
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Des Weiteren kann ein gemessener Temperaturanstieg und/oder -abfall und dessen Geschwindigkeit (z.B. °C/Min) genutzt werden, um auf bauphysikalische Gegebenheiten, Raumtyp, Raumisolation und/oder eine Heizkörperleistung rückzuschließen.
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Die Auswerteeinheit ist insbesondere in Form einer mit einer entsprechenden Software ausgestatteten programmierbaren Komponente ausgestattet. Denkbar ist auch, dass die Auswerteeinheit zusammen mit dem Stellantrieb eine Einheit bildet, wobei der Stellantrieb und die Auswerteeinheit z.B. in einem gemeinsamen Gehäuse untergebracht sind. Beispielsweise sind in dem Gehäuse weitere Bauteile angeordnet, etwa der Thermogenerator zur Energieversorgung des Stellantriebes und/oder der Temperatursensor zur Bestimmung der Ventiltemperatur. Möglich ist zudem, dass eine derartige Stellantriebsanordnung ein „stand-alone“-Gerät realisiert, das selbständig arbeitet (z.B. als ein insbesondere zeitprogrammierbarer Stellantrieb an einem Heizkörper). Möglich ist jedoch auch, dass die Stellantriebsanordnung in ein Netzwerk von Komponenten eingebunden ist, z.B. in ein Raum- oder Gebäudeautomatisierungssystem.
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Wie oben bereits erwähnt kann es sich allerdings bei der Auswerteeinheit auch um eine zum Stellantrieb externe Einheit handeln, d.h. um eine Komponente, die entfernt von dem Stellantrieb außerhalb eines Gehäuses des Stellantriebs angeordnet ist. Insbesondere ist die Auswerteeinheit Bestandteil einer Steuerung einer Heizanlage (oder allgemein eines Heimautomatisierungssystems wie ebenfalls bereits erwähnt). Beispielsweise erfolgt die Kommunikation zwischen dem Stellantrieb, dem Thermogenerator (oder einer Schaltung zum Betreiben des Thermogenerators) und/oder dem Temperatursensor zur Bestimmung der Temperatur des Heizkörperventils einerseits und der Auswerteeinheit andererseits über eine Funkverbindung. Möglich ist auch, dass die Kommunikation über das Internet erfolgt.
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In einem anderen Aspekt betrifft die Erfindung ein Stellantriebssystem mit mindestens einer ersten und einer zweiten, jeweils einem Heizkörper zugeordneten Stellantriebsanordnung die wie oben beschrieben ausgebildet sind, wobei die Heizkörper über dieselbe Vorlaufleitung eines Heizsystems angeschlossen sind (mit einem Heizmedium versorgt werden), und wobei zumindest eine der Auswerteeinheiten der Stellantriebsanordnungen ausgebildet ist, die gemessene Temperatur der Wärmesenke mit der Temperatur der Wärmesenke der weiteren Stellantriebsanordnung zu vergleichen.
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Mit Hilfe dieses Stellantriebssystems ist es insbesondere möglich, einen mangelhaften hydraulischen Abgleich in einzelnen oder mehreren Heizkörpern zu erkennen. Zum Beispiel kann ein Abgleich in der Art erfolgen, dass z.B. kleine Heizkörper mit aufgrund von Leitungsverlusten und/oder Pumpeneffizienz überdimensionierten Rohrleitungen einem geringeren Stellpositionsbereich (z.B. 0–20%) des Absperrelementes gefahren werden (während alle weiteren Heizkörper mit z.B. 0 bis 100% betrieben werden). Denkbar ist auch ein manueller Eingriff bei Heizkörpern, deren Querschnitt und Dimensionierung korrekt ist.
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Selbstverständlich kann das Stellantriebssystem auch mehr als zwei Heizkörper umfassen, d.h. mehr als zwei Stellantriebsanordnungen aufweisen. Möglich ist auch, die gemessenen Wärmesenkentemperaturen und die ermittelten Vorlauftemperaturen in der internen und/oder externen Auswerteeinheit zu verarbeiten und z.B. kombiniert mit anderen Temperaturwerten, z.B. einer Rücklauftemperatur, zu verarbeiten, um einen automatischen hydraulischen Abgleich zu realisieren.
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In einem weiteren Aspekt betrifft die Erfindung eine Stellantriebsanordnung für ein Ventil (z.B. ein Heizkörperventil), insbesondere wie oben beschrieben, mit
- – einem Stellantrieb zum Betätigen eines Absperrelementes des Ventils; sowie
- – mindestens einen akustischen Sensor, der so ausgebildet und angeordnet ist, dass er eine durch das Hindurchströmen eines Heizmediums durch das Ventil verursachte Geräuschentwicklung detektiert.
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Darüber hinaus ist beispielsweise mindestens ein Thermogenerator oder ein anderer Energiewandler vorgesehen, der unter Einwirkung eines Temperaturgefälles im Bereich des Ventils eine elektrische Spannung und einen elektrischen Strom erzeugt und z.B. zum Erzeugen oder Bereitstellen von Energie für den Betrieb des Stellantriebes dient.
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Zudem kann die Stellantriebsanordnung eine Auswerteeinheit aufweisen, die ausgebildet ist, anhand der Signale des akustischen Sensors eine Veränderung der Einstellung des Ventils zu erkennen. Beispielsweise kann erkannt werden, ob das Ventil offen oder geschlossen ist, wobei z.B. auch ein Zeitpunkt des Öffnens und/oder Schließens des Ventils erfasst werden kann. Des Weiteren können Mängel einer Heizanlage, der die Stellantriebsanordnung zugehört erkannt werden; beispielsweise ein Vorhandensein von Luft in einer (mit dem Ventil) verbundenen Leitung einer Heizanlage oder Geräusche, die auf einen Defekt einer Pumpe der Heizanlage hindeuten.
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Die Auswerteeinheit kann zudem eingerichtet sein, bei Erkennen eines Mangels ein Alarm- oder Warnsignal zu erzeugen. Das Alarm- oder Warnsignal wird z.B. an eine externe Steuereinheit gesendet, die daraufhin ein optisches und/oder akustisches Signal erzeugt, das den Mangel anzeigt. Denkbar ist auch, dass die Stellantriebsanordnung selber eine Einheit zum Erzeugen eines akustischen und/oder optischen Signals aufweist, der die Auswerteeinheit das Vorliegen eines Mangels signalisiert und dort ein akustisches und/oder optischen Warn- oder Alarmsignal auslöst.
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Der Stellantrieb und der akustische Sensor sind insbesondere in einem gemeinsamen Gehäuse angeordnet, wobei sich in dem Gehäuse auch weitere Komponenten, z.B. der erwähnte Thermogenerator oder ein anderer Energiewandler, befinden können.
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Die Erfindung betrifft auch eine Stellantriebsanordnung für ein Ventil, insbesondere wie oben beschrieben, mit einem Stellantrieb zum Betätigen eines Absperrelementes des Ventils (z.B. eines Ventilunterteils eines Heizkörperventils) sowie optional mit mindestens einem Thermogenerator, der unter Einwirkung eines Temperaturgefälles im Bereich des Heizkörperventils eine elektrische Spannung und einen elektrischen Strom erzeugt, wobei die Stellantriebsanordnung eine Schnittstelle aufweist, die eine Steuerung der Stellantriebanordnung (insbesondere des Stellantriebes) per Spracheingabe und/oder eine Funkverbindung mit der Stellantriebanordnung (insbesondere mit dem Stellantrieb und beispielsweise zur Steuerung des Stellantriebes) ermöglicht.
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Beispielsweise umfasst die Schnittstelle ein Mikrofon zur Spracheingabe, wobei das Mikrofon etwa in die Stellantriebsanordnung integriert ist. Die Schnittstelle muss jedoch nicht zwingend in der Nähe des Stellantriebes angeordnet sein. Vielmehr kann sie sich entfernt von dem Stellantrieb befinden, z.B. als Bestandteil einer Zentraleinheit einer Heizungsanlage, wobei sich z.B. auch das erwähnte Mikrofon in der Zentraleinheit befindet. Die Spracherkennung ist insbesondere in der Lage, Sprachmuster und somit Sprachbefehle zu erkennen, so dass einzelne Befehle an den Stellantrieb gesandt und/oder eine komplette Programmierung des Stellantrieb möglich ist. Denkbar ist auch, dass verschiedene Steuerbefehle oder Steuersequenzen als Sprachbefehle vordefiniert sind; beispielsweise der Befehl „Öffnen“, der etwa ein komplettes Auffahren des Heizkörperventils bewirkt. Denkbar sind entsprechend Befehle wie „Schließen“, „Heizen“, „Montieren“, „Demontieren“, „Urlaub“, „Party“, etc.
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Eine Steuerung und/oder Programmierung des Stellantriebes kann auch durch Übermittlung von Befehlen und/oder Programmen über die Funkverbindung an den Stellantrieb erfolgen. Die Funkverbindung ist an keinen bestimmten Funkstandard gebunden. Denkbar ist die Verwendung von EnOcean, zWave, Bluetooth, WLAN, DECT usw.
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In einem anderen Aspekt betrifft die Erfindung auch eine Stellantriebsanordnung für ein Ventil, insbesondere wie oben beschrieben, mit einem Stellantrieb zum Betätigen eines Absperrelementes des Ventils (insbesondere eines Absperrelementes eines Ventilunterteils eines Heizkörperventils), optional mit mindestens einem Thermogenerator (z.B. zum Erzeugen von Energie für den Betrieb des Stellantriebes), sowie einer Vorrichtung zur Darstellung und/oder Übermittlung einer Information bezüglich der Position eines Absperrelementes des Ventils (z.B. eines Ventilstößels eines Heizkörperventils). Diese Information kann sich auch auf die Stellung eines Getriebes zum Bewegen des Absperrelementes beziehen (d.h. die Position des Absperrelementes wird indirekt dargestellt).
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Die Vorrichtung zur Darstellung einer Information bezüglich der Position des Absperrelementes umfasst z.B. eine Anzeige (etwa einen Bildschirm) und/oder ist ausgebildet, die Information bezüglich der Position des Absperrelementes an eine externe Steuerung zu übermitteln. Die externe Steuerung kann etwa die bereits mehrfach erwähnte Zentraleinheit einer Heizungssteuerung (mit einem eigenen Display und einer eigener grafischen Benutzerschnittstelle) sein, die die Information darstellt. Denkbar ist auch, dass die Information von einem Mobilgerät (insbesondere einem Smartphone) empfangen und dargestellt wird, wobei das Mobilgerät eine entsprechende Software („App“) aufweist.
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Denkbar ist auch, dass die Information bezüglich der Position des Absperrelementes an einen PC oder einen sonstigen Computer (insbesondere zu Wartungszwecken) übertragen wird. Denkbar ist auch dass weitere Informationen, z.B. die oben erwähnte Thermogeneratorspannung und/oder der Thermogeneratorstrom, eine Spannung eines Energiespeichersund/oder ermittelte Temperaturen über eine Schnittstelle an einen PC oder einen sonstigen Computer übermittelt werden. Denkbar ist, über eine solche Schnittstelle die Stellantriebsanordnung zu laden und/oder zu bedienen.
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Anstelle oder zusätzlich zu einem konventionellen Display kann eine mechanische Anzeige vorhanden sein. Beispielsweise umfasst die mechanische Anzeige eine Mehrzahl von Markierungen (z.B. in Form von „Icons“), die an einem rotierbaren Element angeordnet sind, das bei einer Stellbewegung des Ventilstößels rotiert und die z.B. durch ein Fenster in einem Gehäuse der Stellantriebsanordnung hindurch von außen sichtbar sind.
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Die Markierungen sind z.B. entlang eines Umfanges des rotierbaren Element angeordnet, wobei abhängig von der Stellung des rotierbaren Elementes z.B. jeweils eine (insbesondere genau eine) Markierung, die einer bestimmten Position des Absperrelementes zugeordnet ist, von außen sichtbar ist.
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Denkbar ist auch, dass ein Motorantrieb zum Bewegen des Absperrelementes so ausgebildet ist, dass das rotierbaren Element während eines Stellvorganges schrittweise so rotiert wird, dass es an definierten Positionen stoppt, in denen die entsprechende Markierung von außen erkennbar ist. Als Markierungen sind z.B. Zeichen oder Symbole oder Graustufen denkbar, die jeweils eine bestimmte Ventilstellung (z.B. 0–100% Ventilöffnung) oder einen Status des Stellantriebes (z.B. Kalibrierung, Normalbetrieb, keine Verbindung, Energieversorgung niedrig, usw.) repräsentieren.
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Bei dem rotierbaren Element handelt es sich z.B. um ein (z.B. schnell drehendes) Getrieberad eines Getriebes zum Bewegen des Absperrelementes. Denkbar ist jedoch auch, dass das rotierbare Element ein zusätzliches Element ist, das mit dem Getriebe zum Bewegen des Absperrelementes gekoppelt ist; beispielsweise handelt es sich um ein Rad oder eine Scheibe, die (mittelbar oder unmittelbar) von einer Antriebswelle des Getriebes bewegt wird.
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Die mechanische Anzeige hat gegenüber einer elektrischen Anzeige (etwa einer LCD- oder LED-Anzeige) insbesondere den Vorteil, dass sie keine permanente Energieversorgung benötigt und dennoch eine hohen Kontrast aufweisen kann.
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Allgemein kann die Position des Absperrelementes auch durch Verwendung eines Motorgetriebes gesteuert werden. Beispielsweise umfasst das Motorgetriebe eine Getriebestufe, die eine Rotationsbewegung in eine lineare Bewegung umwandelt (etwa mittels eines Nockens an einem Getrieberad) und die lineare Bewegung über ein Lager (und z.B. mittels eines weiteren Nockens) an das Absperrelement übertragen wird.
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Die Information über die Position des Absperrelementes kann z.B. auch eine Anzahl der Stellbewegungen (etwa pro Zeiteinheit) oder einen durchschnittlichen Verstellweg (etwa als Maß für die Granularität der Steuerung des Stellantriebes) beinhalten.
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Darüber hinaus betrifft die Erfindung auch eine Stellantriebsanordnung für ein Ventil, insbesondere wie oben beschrieben, mit einem Stellantrieb zum Betätigen eines Absperrelementes des Ventils, der in einen energiesparenden Zustand (Schlafmodus) versetzbar ist, aus dem er durch ein äußeres Steuersignal aufweckbar ist.
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Der (insbesondere autarke, d.h. als „stand-alone“-Einheit konzipierte) Stellantrieb kann also von einer beabstandet (insbesondere entfernt) angeordneten Steuereinheit aufgeweckt werden, z.B. um Stellsignale an den Stellantrieb zu senden und/oder Informationen von dem Stellantrieb abzurufen.
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Das akustische Signal wird z.B. in Form eines digital kodierten Signals, z.B. eines (insbesondere amplitudenmodulierten) Ultraschallsignals (etwa mit einer Frequenz von z.B. 10–30 kHz, insbesondere zumindest näherungsweise 20 kHz) übermittelt, wobei das akustische Signal insbesondere über den Lautsprecher eines Mobilgerätes (etwa eines Smartphones oder eines Tablet-Computers) ausgesendet wird.
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Denkbar ist auch, dass zum Aufwecken ein Funksignal verwendet wird, z.B. gemäß dem Bluetooth-Standard (z.B. bei 2,4 GHz). Das Funksignal ist insbesondere ebenfalls ein (z.B. mit einer geringen Frequenz, etwa im kHz-Bereich, z.B. 100 bis 200 kHz, insbesondere 125 kHz) amplitudenmoduliertes oder frequenzmoduliertes und digital kodiertes Signal, wobei das modulierte Signal z.B. wie das Schallsignal über ein Mobilgerät erzeugt werden kann. Das Mobilgerät weist hierfür eine entsprechende Software („App“) auf. Denkbar ist auch ein codiertes Signal gleicher Frequenz.
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In beiden Fällen wird das Aufwecksignal von einem Empfänger (z.B. einem passiven AM-Detektor oder einem Funkempfänger) der Stellantriebsanordnung empfangen, wobei der Empfänger insbesondere in der Nähe (etwa in einem gemeinsamen Gehäuse) mit dem Stellantrieb angeordnet ist. Das vom Empfänger empfangene Signal wird in einem Komparator mit einem hinterlegten Signal (Code) verglichen und das Aufwecken eingeleitet, wenn die Signale übereinstimmen.
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Denkbar ist auch, dass das Mobilgerät nicht unmittelbar mit dem Stellantrieb kommuniziert, sondern über einen (z.B. mit einem Stromnetz zur Energieversorgung verbundenen und entfernt zu dem Stellantrieb angeordneten) Netzknoten (insbesondere über WLAN). Der Netzknoten empfängt das Signal des Mobilgerätes und leitet es an den in der Nähe des Stellantriebes angeordneten Empfänger weiter, z.B. unter Verwendung eines digital kodierten amplitudenmodulierten (z.B. bei 125 kHz) Signals (mit einer Trägerfrequenz von z.B. 868 MHz), oder einer codierten Information gleicher Frequenz. Das Empfangen und Dekodieren erfolgt dann wie oben beschrieben mit dem Empfänger und Komparator der Stellantriebsanordnung.
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Möglich ist darüber hinaus, dass der Netzknoten mit dem Internet verbunden ist und hierfür z.B. einen WLAN-Regenerator – WLAN-Repeater aufweist, der eine Kommunikationsverbindung an eine mit dem Internet verbundenen (z.B. zentralen) WLAN-Router leitet. Auf diese Weise kann ein Nutzer den Stellantrieb über das Internet überwachen und steuern. In dem Netzknoten kann zudem ein Temperatursensor (z.B. einer der oben beschriebenen Temperatursensoren) untergebracht sein, insbesondere zur Kalibrierung eines in der Nähe des Stellantriebes angeordneten Temperatursensors.
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Denkbar ist auch, dass die beschriebene Funktionalität des Netzknotens unmittelbar in ein Kommunikations-Gateway integriert ist.
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Die Erfindung betrifft auch ein Verfahren zum Betreiben einer Stellantriebsanordnung, insbesondere wie oben beschrieben, mit den Schritten
- – Bereitstellen eines Stellantriebes zum Betätigen eines Absperrelementes des Ventils (z.B. eines Heizkörperventils) sowie mindestens eines Thermogenerators zum Erzeugen von Energie für den Betrieb des Stellantriebes und/oder mindestens eines Temperatursensors zum Bestimmen einer Temperatur des Ventils; und
- – Auswerten einer von dem Thermogenerator erzeugten elektrischen Spannung, eines von dem Thermogenerator erzeugten elektrischen Stromes und/oder der mit dem Temperatursensor bestimmten Temperatur im Bereich des Ventils und/oder der Umgebungstemperatur.
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Darüber hinaus betrifft die Erfindung auch ein Verfahren zum Betreiben einer Stellantriebsanordnung, insbesondere wie oben beschrieben, mit den Schritten
- – Bereitstellen eines Stellantriebes zum Betätigen eines Absperrelementes des Ventils sowie mindestens eines Thermogenerators,
- – zeitweises Betreiben des Thermogenerators als Peltierelement, um zumindest eine Komponente der Stellantriebsanordnung gezielt zu temperieren,
- – Messen der Temperatur an dieser oder einer anderen Komponente, und
- – Überprüfen der Funktion der Stellantriebsanordnung in Abhängigkeit von der gemessenen Temperatur.
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Zum Betreiben des Thermogenerators als Peltierelement wird dem Thermogenerator z.B. Energie aus einer (insbesondere aufladbaren) Batterie der Stellantriebsanordnung oder einer externen Batterie zugeführt. Beispielsweise kann auf diese Weise auch die Funktion der Batterie geprüft werden.
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Denkbar ist des Weiteren, dass die Temperatur an einer mit dem Thermogenerator gekoppelten Wärmesenke und/oder an einem Anschluss der Stellantriebsanordnung mit dem Ventil gemessen und der thermische Kontakt des Thermogenerators mit der Wärmesenke und/oder dem Anschluss mit dem Ventil abhängig von der gemessenen Temperatur der Wärmesenke und/oder des Anschlusses mit dem Ventil geprüft wird.
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Die Erfindung wird im Folgenden anhand von Ausführungsbeispielen unter Bezugnahme auf die Figuren näher erläutert. Es zeigen:
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1 ein Blockschaltbild einer Stellantriebsanordnung gemäß einem ersten Ausführungsbeispiel der Erfindung;
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2 ein Blockschaltbild einer Stellantriebsanordnung gemäß einem zweiten Ausführungsbeispiel der Erfindung;
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3 schematisch ein Ventil mit einer erfindungsgemäßen Stellantriebsanordnung;
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4 eine schematische Ansicht eines Heizkörperventils und einer Stellantriebsanordnung gemäß einem weiteren Ausführungsbeispiel der Erfindung; und
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5 das Heizkörperventil und die Stellantriebsanordnung aus 4 in gekoppeltem Zustand.
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Die 1 zeigt ein Blockschaltbild einer erfindungsgemäßen Stellantriebsanordnung 1 zum Einstellen eines Heizkörperventils (in der Figur nicht dargestellt), wobei die Stellantriebsanordnung 1 insbesondere einen Stellantrieb 10 zum Betätigen des Heizkörperventils umfasst.
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Der Stellantrieb 10 weist einen Elektromotor 11 auf, der über ein Getriebe 12 eine insbesondere lineare Bewegung (zum Beispiel eines Stellstiftes des Stellantriebs 10) erzeugen kann. Über die lineare Bewegung wird ein mit einem Ventilstößel gekoppeltes Absperrelement (nicht dargestellt) eines Ventilunterteils des Heizkörperventils bewegt, um das Heizkörperventil zu schließen oder zu öffnen. Der (ebenfalls nicht dargestellte) Stellstift des Stellantriebes 10 wirkt insbesondere mittelbar oder unmittelbar mit dem Ventilstößel des Heizkörperventils zusammen. Der Stellantrieb 10 weist des Weiteren einen Positionssensor 13 zum Bestimmen einer Position des Stellstiftes auf. Der Positionssensor 13 sendet Informationen (Daten) über die Position des Stellstiftes an einen Mikrocontroller 100 der Stellantriebsanordnung 1, der wiederum auch zur Ansteuerung des Motors 11 des Stellantriebes 10 dienen kann.
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Die Stellantriebsanordnung 1 verfügt des Weiteren über Verbindungsmittel 30 zum Verbinden der Stellantriebsanordnung 1 mit dem Ventilunterteil des Heizkörperventils, um die Betätigung des Heizkörperventils (insbesondere dessen Ventilstößels) über den Stellantrieb 10 zu ermöglichen. Die Verbindungsmittel 30 umfassen z.B. ein Anschlusselement mit einem Gewinde, über das eine Schraubverbindung mit einem entsprechenden Anschlusselement des Ventilunterteils herstellbar ist.
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Darüber hinaus kann die Stellantriebsanordnung 1 als energieautarke Einheit ausgebildet sein, wofür sie insbesondere einen Thermogenerator 20 besitzt. Der Thermogenerator 20 erzeugt unter Einwirkung eines Temperaturgefälles (das insbesondere bei Anordnen der Stellantriebsanordnung 1 an einem Heizkörper entsteht) elektrische Energie, mit der insbesondere der Stellantrieb 10 (zum Beispiel dessen Motor 11) versorgt werden kann.
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Denkbar ist, dass der Thermogenerator 20 über ein Kabel mit den Mikrocontroller 100 der Stellantriebsanordnung 1 verbunden, d.h. nicht zusammen mit dem Mikrocontroller 100 auf einer Leiterplatte, sondern beabstandet zu dieser angeordnet ist. Möglich ist allerdings auch eine Anordnung des Thermogenerator 20 und des Mikrocontrollers (und z.B. auch weitere Komponenten) auf einer gemeinsamen Leiterplatte.
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Der Thermogenerator 20 kann zudem mit einem Aufwärtswandler 21 („DC-DC-Booster“) verbunden sein, um eine vorgebbare Ausgangsgleichspannung zu erzeugen. Des Weiteren kann die Stellantriebsanordnung 1 eine Leistungsmanagementkomponente LMK 22 (in Form eines entsprechend ausgestatteten elektronischen Bausteins) aufweisen, die mit einer aufladbaren Batterie 23 und/oder einer LIC-Zelle (Lithiumionenkondensatorzelle) 24 zusammenwirkt. Denkbar ist auch, dass der Aufwärtswandler 21 und die Leistungsmanagementkomponente 22 durch eine Einheit bilden.
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Das Aufladen der Batterie 23 und/oder einer LIC-Zelle erfolgt z.B. über einen Anschluss 27 (z.B. in Form eines USB-Anschlusses), der insbesondere mit dem Energiemanagementbaustein 22 verbunden ist. Der Anschluss 27 kann zudem auch mit dem Mikroprozessor 100 gekoppelt sein, so dass über den Anschluss 27 auch per Leitungsverbindung Informationen über die Stellantriebsanordnung 1 ausgelesen und/oder Steuersignale an die Stellantriebsanordnung 1 übermittelbar sind.
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Der Energiemanagementbaustein 22 dient insbesondere dazu, die Energieversorgung von Komponenten der Stellantriebsanordnung 1, insbesondere des Stellantriebes 10, zu steuern. Beispielsweise wird dem Stellantrieb 10 Energie der aufladbaren Energiespeicher 23, 24 zugeführt, wenn die vom Thermogenerator 20 erzeugte Energie zu gering ist. Die Stellantriebsanordnung 1 kann des Weiteren eine Primärbatterie 25 besitzen, die ebenfalls insbesondere zu Energieversorgung des Stellantriebes 10 dient.
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Des Weiteren umfasst die Stellantriebsanordnung 1 insbesondere eine Auswerteeinheit (die zum Beispiel als Teil des Mikroprozessors 100 ausgebildet ist), die beispielsweise die Thermogeneratorspannung und/oder den Thermogeneratorstrom erfasst und aus diesen Größen Informationen gewinnt, die einen möglichst effizienten Betrieb der Stellantriebsanordnung 1 ermöglichen. Beispielsweise ist es möglich, dass die Auswerteeinheit ausgebildet ist, mit Hilfe der Thermogeneratorspannung bzw. dem Thermogeneratorstrom die Temperatur des Heizkörperventils zu ermitteln. Mit Hilfe der Temperatur des Heizkörperventils können wiederum z.B. Informationen über die Stellung des Heizkörperventils und/oder Informationen über einen Wärmefluss durch den Heizkörper abgeleitet werden, wie oben bereits erläutert. Die Kenntnis des Wärmeflusses kann wiederum zum Erstellen einer Verbrauchsanalyse genutzt werden.
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Es wird darauf hingewiesen, dass es durchaus auch möglich ist, dass der Thermogenerator 20 als reines Messmittel verwendet wird, d.h. der von ihm generierte Strom bzw. die von ihm generierte Spannung wird zur Informationsgewinnung (s.o.) verwendet, nicht jedoch zur Energieversorgung des Stellantriebes.
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Denkbar ist auch, dass ein Temperatursensor 31 vorgesehen ist, mit dem die Temperatur einer mit dem Thermogenerator 20 gekoppelten Wärmesenke 26 ermittelt wird. Unter Verwendung der mit dem Sensor 31 bestimmten Temperatur der Wärmesenke 26 lässt sich wiederum möglichst genau auf die Temperatur des Heizkörperventils schließen.
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Die Stellantriebsanordnung 1 kann neben dem Temperatursensor 31 weitere Temperatursensoren aufweisen. Beispielsweise befindet sich auf einer Leiterplatte 300, auf der zumindest einige der in der Figur gezeigten Komponenten der Stellantriebsanordnung 1 angeordnet sind, ein Temperatursensor 32 zur Bestimmung der Leiterplattentemperatur. Darüber hinaus kann ein Umgebungstemperatursensor 33 vorhanden sein, der zur Bestimmung einer Umgebungstemperatur der Stellantriebsanordnung 1 platziert ist; insbesondere befindet sich der Temperatursensor 33 in der Nähe eines Gehäuses 50 der Stellantriebsanordnung 1. Denkbar ist auch, dass das Gehäuse 50 eine Öffnung 51 aufweist, über die der Temperatursensor 33 in Kontakt mit der Umgebung der Stellantriebsanordnung 1 steht.
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Die mit den Temperatursensoren 31–33 bestimmten Temperaturen können insbesondere dazu verwendet werden, Parameter einer Steuerung des Stellantriebes 10 einzustellen. Beispielsweise kann unter Verwendung der mit dem Temperatursensor 33 bestimmten Umgebungstemperatur die Dauer von Intervallen eingestellt werden, mit denen Stellsignale an den Stellantrieb 10 geleitet werden. Denkbar ist zum Beispiel, dass bei höheren Umgebungstemperaturen (zum Beispiel im Frühjahr) längere Intervalle zwischen zwei Stellbewegungen vorgegeben werden, z.B. unter Verwendung eines Echtzeitbausteins 71 („real time clock“) der Stellantriebsanordnung 1.
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Es wird darauf hingewiesen, dass die erwähnte Auswerteeinheit nicht zwingend Bestandteil des Mikroprozessors 100 sein muss. Denkbar ist vielmehr, dass die Auswerteeinheit mittels eines eigenen Bausteins realisiert ist, der zum Beispiel ebenfalls auf der Leiterplatte 300 angeordnet ist. Möglich ist allerdings auch, dass es sich bei der Auswerteeinheit um eine separate Einheit handelt, die insbesondere beabstandet zu dem Stellantrieb 10 angeordnet ist und sich außerhalb des Gehäuses 50 befindet. Eine Kommunikation mit einer derartigen Auswerteeinheit erfolgt insbesondere drahtlos.
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Die Stellantriebsanordnung 1 verfügt für eine drahtlose Kommunikation mit externen Einheiten (nicht unbedingt nur für die erwähnte Kommunikation mit der externen Auswerteeinheit) über eine Funkschnittstelle 41, z.B. in Form einer Bluetooth- und/oder WLAN-Schnittstelle.
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Die Funkschnittstelle 41 kann auch dazu dienen, ein Aufwecksignal zu empfangen. Es ist nämlich denkbar, dass die Stellantriebsanordnung 1 (vom Mikroprozessor 100 gesteuert) aus einem Betriebszustand in einen energiesparenden Zustand geschaltet wird, wenn dies die Betriebssituation zulässt. Das Aufwecken der Stellantriebsanordnung 1 aus diesem energiesparenden Zustand erfolgt zum Beispiel über ein Funksignal, das mit der Funkschnittstelle 41 empfangen und an den Mikroprozessor 100 gegeben wird. Wie weiter oben beschrieben, erfolgt bei Erkennen eines bestimmten Codes in dem Aufwecksignal ein Aufwecken der Stellantriebsanordnung 1.
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Die Funkschnittstelle 41 ermöglicht des Weiteren eine Kommunikation zwischen der Stellantriebsanordnung 1 und einem mobilen Endgerät 200, zum Beispiel mit einem Smartphone. Über eine grafische Benutzeroberfläche 201 des Mobilgerätes 201 und einer Software (App 202) kann ein Steuern der Stellantriebsanordnung 1 (insbesondere ihres Stellantriebes 10) und/oder weiterer Komponenten der Stellantriebsanordnung 1 erfolgen. Beispielsweise kann das erwähnte Aufweckfunksignal auch von dem Mobilgerät 200 (von einer Funkeinheit 204 des Mobilgerät 200) ausgehen. Des Weiteren ist es denkbar, dass über das Mobilgerät 200 Daten von der Stellantriebsanordnung (zum Beispiel die von den Temperatursensoren 31–33 bestimmten Temperaturen) an das Mobilgerät 200 empfangen werden.
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Das erwähnte Aufwecken der Stellantriebsanordnung 1 kann alternativ zu einem per Funk übermittelten Aufwecksignal auch durch ein akustisches Aufwecksignal erfolgen, wofür die Stellantriebsanordnung 1 ein Mikrofon 42 aufweist. Über das Mikrofon 42 kann ein akustisches Aufwecksignal, insbesondere des Mobilgerätes 200, das dieses über einen Lautsprecher 203 abgibt, empfangen und demoduliert/decodiert werden, wie weiter oben beschrieben. Zum Demodulieren/Dekodieren des Funkaufwecksignals oder des akustischen Aufwecksignals besitzt die Stellantriebsanordnung 1 eine Aufweckeinheit 43, die zum Beispiel den bereits erwähnten Demodulator und/oder Komparator aufweist.
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Zur Aktivierung/Deaktivierung der Funkverbindung kann die Stellantriebsanordnung 1 einen von außen zugänglichen Schalter 44 umfassen. Beispielsweise kann durch Drücken des Schalters 44 auch ein bestimmter Kommunikationsvorgang, beispielsweise ein Datenabgleich (Synchronisation), ausgelöst werden. Die Stellantriebsanordnung 1 kann neben dem Schalter 44 weitere Bedienelemente aufweisen, zum Beispiel einen Resetschalter 45.
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Darüber hinaus kann mindestens ein Anzeigeelement, z.B. in Form mindestens einer LED 61, vorhanden sein, das z.B. Informationen über einen Status der Stellantriebsanordnung 1 anzeigt; zum Beispiel die Betriebsbereitschaft der Stellantriebsanordnung 1 signalisiert.
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Es wird des Weiteren darauf hingewiesen, dass der Mikroprozessor 100 nicht nur zur Steuerung des Stellantriebs 10 dient, sondern mit weiteren Komponenten (insbesondere den oben beschriebenen Komponenten) der Stellantriebsanordnung 1 zusammenwirkt, was in der Figur durch Doppelpfeile angedeutet ist.
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Darüber hinaus sei erwähnt, dass es zwar durchaus möglich ist, dass die oben erwähnten Komponenten zusammen in dem Gehäuse 50 angeordnet sind. Dies ist jedoch nicht zwingend; denkbar ist auch, dass sich zumindest einige Komponenten außerhalb des Gehäuses 50 (z.B. in einem eigenen Gehäuse) befinden (z.B. wie oben bereits erwähnt, die Auswerteeinheit) oder ein zusätzlicher Temperatursensor zur unmittelbaren Bestimmung der Temperatur des Heizkörperventils.
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Auch sei darauf hingewiesen, dass die erfindungsgemäße Stellantriebsanordnung 1 natürlich nicht zwingend sämtliche in der Figur dargestellte Komponenten aufweisen muss. Beispielsweise sind die Temperatursensoren 32 und 33, die LIC-Zelle oder das Mikrofon 42 optional.
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2 zeigt schematisch ein Heizsystem 400 mit einem Heizkörper 401 mit einem Heizkörperventil 402. Das Heizkörperventil 402 besteht aus einem Ventilunterteil 4021 und einem mit dem Ventilunterteil gekoppelten Ventiloberteil 4022. Das Ventilunterteil 4021 weist in an sich üblicher Weise ein Absperrelement (nicht dargestellt), z.B. in Form eines Ventilstößels, auf, das relativ zu einer Durchströmöffnung bewegt werden kann, um den Fluss eines Heizmediums durch die Durchströmöffnung und damit durch das Ventil 402 und den Heizkörper 401 einzustellen.
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Die Betätigung (Bewegung) des Absperrelementes erfolgt mit Hilfe einer erfindungsgemäßen Stellantriebsanordnung 1, die im Bereich des Ventiloberteils 4022 angeordnet und mit dem Ventilunterteil 4021 über Verbindungsmittel 4023 (etwa in Form einer Gewindeverbindung) verbunden ist. Die Stellantriebsanordnung 1 umfasst wie oben bereits erläutert einen motorisierten Stellantrieb zur Erzeugung einer insbesondere linearen Bewegung, die auf das Absperrelement des Ventilunterteils einwirkt.
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Wie oben ebenfalls bereits erläutert, Stellantriebsanordnung 1 umfasst die Stellantriebsanordnung 1 neben dem Stellantrieb einen Thermogenerator 20 zur Energieversorgung des Stellantriebes und/oder als Messmittel. Des Weiteren umfasst die Stellantriebsanordnung 1 eine interne Auswerteeinheit 80, die wie oben ebenfalls bereits erwähnt beispielsweise die Thermogeneratorspannung und/oder den Thermogeneratorstrom erfasst und aus diesen Größen Informationen gewinnt, die einen möglichst effizienten Betrieb der Stellantriebsanordnung 1 ermöglichen.
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Denkbar ist auch, dass die Stellantriebsanordnung 1 derartige Informationen (Daten) per Funk an eine externe Auswerteeinheit 801 sendet, die Bestandteil einer Zentralsteuereinheit 800 ist. Die Zentralsteuereinheit 800 dient insbesondere zur Steuerung des Heizungsventils 402 und ggf. weiterer Heizungsventile anderer Heizkörper (in 2 nicht dargestellt). Denkbar ist, dass sowohl eine interne, als auch eine externe Auswerteeinheit 80, 801 vorhanden sind. Möglich ist jedoch auch, dass entweder nur die interne Auswerteeinheit 80 oder nur die externe Auswerteeinheit 801 vorgesehen wird.
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In 3 ist schematisch ein Ventil 900, das mit einer erfindungsgemäßen Stellantriebsanordnung 1 zusammenwirkt. Die Stellantriebsanordnung 1 umfasst einen Stellantrieb 90 mit einem länglichen Stellelement 91, das manuell über ein Handrad 92 betätigbar ist. Eine Rotation des Handrades 92 bewirkt in an sich bekannter Weise eine lineare Bewegung des Stellelementes 91.
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Das Stellelement 91 wirkt wiederum mit einem Absperrelement 901 des Ventils 900 zusammen und zwar dergestalt, dass die Position des Absperrelementes 901 relativ zu einer Ventilöffnung 902 des Ventils 900 durch Bewegen des Stellelementes 91, d.h. durch Bewegen des Handrades 92, veränderbar ist. Insbesondere ist ein Ende des Stellelementes 91 mit dem Absperrelementes 901 verbunden. Der Abstand des Absperrelementes 901 zu der Ventilöffnung 902 legt den effektiven Durchströmquerschnitt der Ventilöffnung 902 fest, so dass durch Drehen des Handrades 92 der Fluss eines in einer mit dem Ventil 900 versehenen Rohrleitung 903 strömenden Mediums 904 eingestellt werden kann. Möglich ist natürlich auch eine motorisierte Betätigung des Stellelementes 91.
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Die Stellantriebsanordnung 1 weist mindestens einen Temperatursensor (z.B. in Form eines Thermogenerators) zum Bestimmen einer Temperatur des Ventils 900 und/oder einer Umgebungstemperatur sowie eine Auswerteeinheit zum Auswerten einer mit dem Temperatursensor bestimmten Temperatur des Ventils 900 und/oder der Umgebungstemperatur auf. Der Temperatursensor und die Auswerteeinheit sind in 3 nicht mit dargestellt.
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Die 4 und 5 betreffen ein weiteres Ausführungsbeispiel der erfindungsgemäßen Stellantriebsanordnung 1, die hier zum Einstellen eines Heizkörperventils 500 dient. Das Heizkörperventil 500 kann auch als sog. „Ventilunterteil" und die Stellantriebsanordnung 1 als sog. „Ventiloberteil“ angesehen werden. Entsprechend umfasst das Heizkörperventil 500 in seinem Inneren eine Ventilöffnung sowie ein relativ zu der Ventilöffnung bewegbares Absperrelement zum Einstellen eines Durchflusses eines Heizmediums durch die Ventilöffnung. Das Absperrelement ist mit einem Stellelement in Form eines Ventilstößels 504 (zum Beispiel einstückig) verbunden.
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Die Stellantriebsanordnung 1 umfasst einen in einem Gehäuse 11 untergebrachten Stellantrieb, der mit dem Ventilstößel 504 zusammenwirkt und der entsprechend zum Einstellen der Position des Absperrelementes und damit zum Einstellen des Durchflusses des Heizmediums durch die Ventilöffnung und entsprechend zum Einstellen der Heizkörpertemperatur dient. Der Stellantrieb der Stellantriebsanordnung 1 weist insbesondere einen Aktuator in Form eines Elektromotors auf, der ein Stellelement im Wesentlichen linear bewegt. Nach Kopplung der Stellantriebsanordnung 1 mit dem Heizkörperventil 500 (vgl. 5) wird eine Bewegung des Stellelementes auf den Ventilstößel 504 übertragen. Die Stellantriebsanordnung 1 ist z.B. gemäß 1 ausgestaltet.
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Zur Kopplung mit dem Heizkörperventil 500 besitzt die Stellantriebsanordnung 1 Verbindungsmittel 30 in Form eines mit einem Innengewinde versehenen Anschlusselementes 31, das auf ein entsprechendes Anschlusselement 501 des Heizkörperventils 500 aufschraubbar ist. Das Heizkörperventil 500 weist des Weiteren Anschlüsse 502, 503 auf, die zum Anschließen des Ventils 500 an eine Zuleitung (nicht dargestellt) bzw. einen Heizkörper (ebenfalls nicht dargestellt) dienen.
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Darüber hinaus umfasst die Stellantriebsanordnung 1 mindestens einen Thermogenerator, der unter Einwirkung eines Temperaturgefälles im Bereich des Heizkörperventils 500 eine elektrische Spannung und einen elektrischen Strom erzeugt. Alternativ oder zusätzlich kann die Stellantriebsanordnung 1 auch einen Temperatursensor zum Bestimmen einer Temperatur im Bereich des Heizkörperventils 500 und/oder einer Umgebungstemperatur aufweisen. Der Thermogenerator und/oder der Temperatursensor ist z.B. in oder an dem Gehäuse 11 angeordnet.
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Des Weiteren umfasst die Stellantriebsanordnung 1 eine Auswerteeinheit zum Auswerten der vom Thermogenerator erzeugten Spannung oder des von diesem erzeugten Stroms und/oder der mit dem Temperatursensor bestimmten Temperatur oder der Umgebungstemperatur. Denkbar ist, dass auch die Auswerteeinheit in dem Gehäuse 11 der Stellantriebsanordnung untergebracht ist.
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Möglich ist allerdings auch, dass es sich um eine externe Auswerteeinheit handelt, d.h. eine Auswerteeinheit, die sich außerhalb des Gehäuses 11 und insbesondere beabstandet zu dem Stellantrieb und dem Heizkörperventil 500 befindet, wie weiter oben bereits erläutert.