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In Geräten wie Gaszählern und Notabsperreinrichtungen für Gas übernehmen miniaturisierte Gleichstrom-Getriebemotoren zunehmend die Rolle von ‚Sicherheitswächtern‘. Sie wandeln herkömmliche mechanische Ventile in intelligente Endgeräte um, die ferngesteuert werden können und sich automatisch abschalten – als zentrale Komponenten zur Gewährleistung der Sicherheit bei der Gasnutzung sowie zur Realisierung eines intelligenten Gas-IoT.
Herkömmliche Gasventile basieren auf manueller Bedienung und können daher im Notfall – etwa bei einer Gasleckage – die Gasversorgung nicht automatisch und unverzüglich unterbrechen; dies birgt erhebliche Sicherheitsrisiken. Auch gewöhnliche elektrische Ventile weisen Probleme wie hohen Energieverbrauch, unzureichendes Drehmoment und geringe Zuverlässigkeit unter komplexen Umgebungsbedingungen auf, sodass sie die strengen Anforderungen an intelligente Gaszähler – lange Lebensdauer, niedriger Energieverbrauch und explosionsgeschützte Bauweise – nur schwer erfüllen können.
Intelligente Gasventile stellen besondere Anforderungen an ihre zentrale Energiequelle – den mikroelektrischen Gleichstrom-Getriebemotor – und erfordern daher einen besonders kompakten, hochdrehmomentstarken, extrem stromsparenden sowie selbsthemmenden Motor. Der Motor nutzt ein Untersetzungsgetriebe, um einen Zahnstangen-und-Ritzel- oder einen Schiebespindel-Mechanismus anzutreiben, wodurch Drehbewegung in lineare Bewegung umgewandelt wird, um das Öffnen und Schließen der Ventilscheibe oder des Ventilkerns präzise zu steuern. Um den langfristigen Bereitschaftsbetrieb von Gaszählern zu gewährleisten, muss das Motorkonzept stromsparend sein und mit einer Batterieversorgung kompatibel sein. Zusätzlich benötigt die Motoransteuerschaltung eine Drehmomentbegrenzung, um das Drehmoment beim vollständigen Öffnen oder Schließen des Ventils einzuschränken, was den Stromverbrauch senkt und den Motor schützt.
Mehrere patentierte Technologien zeigen innovative Anwendungen von Mikromotoren in Gasventilen. Beispielsweise umfasst ein bluetoothgesteuertes elektrisches Gasventilsystem eine Steuereinheit mit einem Mikrocontroller, einem Bluetooth-Modul, einer Leckageerkennungsschaltung und einer Motortreiber-Schaltung. Befehle, die über Smartphone oder Fernbedienung gesendet werden, werden vom Mikrocontroller empfangen, der die Drehung des Motors steuert. Ein Untersetzungsgetriebe erhöht das Drehmoment, um den Ventilstift anzutreiben und so eine Fernbedienung des Ventils zu ermöglichen. Um die Zuverlässigkeit zu verbessern, verwenden einige eingebaute Motorventil-Designs komplexe Untersetzungsgetriebekomponenten (wie erstes und zweites Zahnrad mit Drehzahlanpassung) für eine präzise Kraftübertragung sowie dichtende Gehäusekonstruktionen, um sicherzustellen, dass das Ventil auch unter Bedingungen wie Unterdruck dicht bleibt.
Für industrielle und Außenanwendungen sind die Anforderungen an die Motorleistung noch strenger. Motoren, die in Gas-Kugelhähnen eingesetzt werden, müssen wasserdicht und explosionsgeschützt sein und über Luftfahrtstecker mit der Schaltsteuerung verbunden werden, um einen schnellen Austausch zu ermöglichen. Um Probleme wie das Verklemmen von Ventilen durch Ablagerungen zu lösen, verwenden einige Lösungen Schneckengetriebemotoren mit hohem Übersetzungsverhältnis (z. B. Modell TJW56FA mit bis zu 1:2000), um ein extrem hohes Drehmoment zur Überwindung des Widerstands bereitzustellen. Derzeit gibt es in China eine wachsende Zahl von Unternehmen, die sich auf Forschung und Entwicklung sowie Fertigung von Miniaturmotoren spezialisiert haben. Ihre Produkte werden breit in intelligenten Gaszählern und intelligenten Wasserhähnen eingesetzt und wurden als ‚Kleine Riesen‘ bezeichnet – kleine und spezialisierte innovative Unternehmen, die kontinuierlich technologische Fortschritte in der Branche vorantreiben.
