AT398611B - Elektromotorischer antrieb für ein stellglied - Google Patents

Description

AT 398 611 B

Die Erfindung betrifft einen elektromotorischen Antrieb für ein Stellglied, das einen hubbeweglichen Betätigungsschaft aufweist, der im Bedarfsfall schnell eine Sicherheitsstellung einnimmt, mit - einem Antriebsmotor, - einem von dem Antriebsmotor angetriebenen Untersetzungsgetriebe, - einem Schraubgetriebe, das eine Spindel und eine Mutter aufweist, von denen die eine vom Untersetzungsgetriebe angetrieben wird, während die andere Anschlußmittel für den Betätigungsschaft aufweist, wobei das Schraubgetriebe im Gewinde zwischen der Spindel und der Mutter Rollelemente aufweist, - einer zwischen dem Schraubgetriebe und dem Antriebsmotor angeordneten Kupplung, - einer auf dem Betätigungsschaft einwirkenden Rückstellfeder und mit - Lagermitteln, die mit dem Stellglied zu verbinden sind und das Schraubgetriebe, den Antriebsmotor sowie ein Widerlager für die Rückstellfeder tragen.

In Anlagen besteht vielfach die Notwendigkeit, daß Stellglieder bei gefährlichen Betriebszuständen oder bei Ausfall der Hilfsenergie in sehr kurzer Zeit eine Sicherheitsstellung einnehmen. In solchen Fällen finden z.B. Schnellschluß- oder Schnellöffnungsventile Verwendung.

Ein bekannter elektromotorischer Antrieb (US-PS 2 930 571) für derartige Stellglieder weist einen elektrischen Antriebsmotor und ein davon angetriebenes Untersetzungsgetriebe auf, das seinerseits ein Schraubgetriebe antreibt. Dessen Spindel bewegt einen Betätigungsschaft für das Stellglied. Ferner ist eine elektromagnetische Kupplung vorgesehen. Zum Betätigen des Stellgliedes ist sowohl der Antriebsmotor als auch der Kupplungsmagnet mit Strom zu versorgen. Erreicht das Stellglied die Betriebsstellung, dann wird die Stromzufuhr zum Antriebsmotor unterbrochen, während am Kupplungsmagnet weiterhin Strom anliegt. Infolge der Hemmwirkung des Untersetzungsgetriebes und der Sperrwirkung der elektromagnetischen Kupplung verharrt das Stellglied gegen die Wirkung der Rückstellfeder in der Betriebsstellung. Soll das Ventil schnell seine Sicherheitsstellung einnehmen, so ist die Stromzufuhr zur Kupplung zu unterbrechen und so deren Sperrwirkung aufzuheben. Die Rückstellfeder bewegt dann das Stellglied in die Sicherheitsstellung. Als nachteilig erweist sich bei dieser bekannten Ausführung die Notwendigkeit, sowohl für den Antriebsmotor als auch für den Kupplungsmagnet eine Stromversorgung und -Steuerung vorsehen zu müssen. Zudem ist die Steuerung für beide Bauteile unterschiedlich, in einer Situation müssen beide mit Strom gespeist werden, in einer anderen nur eines.

Andere bekannte Antriebe (US-PS 3 640 140, US-PS 3 258 925, US-PS 3 685 790, US-PS 4 090 589) weisen gleichfalls jeweils einen elektrischen Antriebsmotor und eine elektrisch gesteuerte Kupplung auf. Sie sind deshalb mit den gleichen Nachteilen behaftet.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, einen elektromotorischen Antrieb der eingangs genannten Art zu schaffen, bei dem die genannten Nachteile vermieden sind.

Diese Aufgabe wird bei dem eingangs näher bezeichneten elektromotorischen Antrieb erfindungsgemäß dadurch gelöst, daß - der Antriebsmotor ein Drehfeldmagnet ist, - das Untersetzungsgetriebe ein nicht-hemmendes Getriebe ist und - die Kupplung eine selbsttätige Freilaufkupplung ist.

Die Rückstellfeder kann bei stromlosem Antriebsmotor den Betätigungsschaft mitsamt dem nichthem-menden Untersetzungsgetriebe und dem Antriebsmotor in Richtung Sicherheitsstellung bewegen, die dadurch von dem Stellglied nach kurzer Zeit eingenommen wird. Die Freilaufkupplung gestattet dem Antriebsmotor und dem Untersetzungsgetriebe ein Nachlaufen. Die während der schnellen Bewegung in den beiden entstandene Schwungenergie wird dadurch aufgezehrt, so daß keine schädlichen Belastungen im Antrieb auftreten. Der Drehfeldmagnet ist im Betriebszustand in der Lage, das Stellglied in der vorgesehenen Betriebsstellung - dies ist die der Sicherheitsstellung entgegengesetzte Endlage - zu halten, obwohl der gesamte Antrieb ohne Selbsthemmung ist. Die Freilaufkupplung arbeitet völlig selbsttätig, ohne elektrische Hilfsenergie und ohne Steuerung von außen.

Eine vorteilhafte Weiterbildung der Erfindung ist dadurch gekennzeichnet, daß am stellgliedfernen Ende der Lagermittel eine Lagerbüchse drehbeweglich gelagert ist, die an ihrem einen Ende die Freilaufkupplung und an ihrem anderen Ende die Spindel trägt. Dadurch wird eine sehr kompakt bauende Ausführung für die Lagerung und Verbindung der Spindel des Schraubgetriebes und der Freilaufkupplung erreicht.

Eine weitere vorteilhafte Ausgestaltung der Erfindung ist dadurch gekennzeichnet, daß - ein Hubschaft die Rückstellfeder längs durchsetzt, - der Hubschaft eine Längsbohrung und an seinem stellgliedseitigen Ende die Anschlußmittel für den Betätigungsschaft aufweist und - die Mutter in der Längsbohrung angeordnet ist. 'Dadurch wird besonders wenig Antriebsbauhöhe für die Rückstellfeder und das Schraubgetriebe benötigt. 2

Claims (3)

1. AT 398 611 B In der Zeichnung ist ein Ausführungsbeispiel des erfindungsgemäßen elektromotorischen Antriebes dargestellt. Es zeigt Fig. 1 ein Stellglied mit Antrieb in Ansicht und Fig. 2 einen Ausschnitt des Antriebes aus Fig. 1 im Längsschnitt. In Fig. 1 weist ein als AUF-ZU-Ventil ausgebildetes Stellglied 1 einen hubbeweglichen Betätigungsschaft 2 auf, der von einem elektromotorischen Antrieb hubverstellt wird. Dieser Antrieb verfügt über Lagermittel 3, die an ihrem einen Ende mit dem Stellglied 1 verbunden sind, während sie an ihrem anderen Ende ein Untersetzungsgetriebe 4 tragen, das mit einem Antriebsmotor 5 verbunden ist. Wie Fig. 2 erkennen läßt, ist am stellgliedfernen Ende der Lagermittel 3 zentral eine Lagerbüchse 6 drehbeweglich, jedoch axial fixiert gelagert. An ihrem einen Ende trägt die Lagerbüchse 6 eine Freilaufkupplung 7, die mit der Abtriebswelle 8 des Untersetzungsgetriebes 4 gekoppelt ist. An ihrem anderen Ende trägt die Lagerbüchse 6 eine Spindel 9, die sich in Richtung zum Stellglied 1 hin erstreckt und gemeinsam mit einer auf ihr angeordneten Mutter 10 ein Schraubgetriebe bildet. Zwischen der Spindel 9 und der Mutter 10 sind in deren Gewinde Rollelemente 11 angeordnet, z.B. umlaufende Kugeln. Die Mutter 10 ist in einer Längsbohrung 12 eines Hubschaftes 13 angeordnet, der an seinem stellgliedseitigen Ende Anschlußmittel 14 für den Betätigungsschaft 2 aufweist. An seinem anderen Ende ist er mit einer Drehsicherung 15 sowie mit einem Mitnehmer 16 für eine den Hubschaft 13 umgebende Rückstellfeder 17 versehen. Die Rückstellfeder 17 besteht aus einer Säule aufeinandergeschichteter Tellerfedern und stützt sich auf einem an den Lagermitteln 3 gehaltenen Widerlager 18 ab. Der Antriebsmotor 5 ist als Drehfeldmagnet ausgeführt. Sowohl das Untersetzungsgetriebe 4 als auch das Schraubgetriebe 9-11 sind nicht-hemmend ausgeführt, sie besitzen also keine Selbsthemmung. Aufgrund der Rollelemente 11 ist das Schraubgetriebe 9-11 besonders leichtgängig. Die Figuren 1 und 2 zeigen die Sicherheitsstellung des Stellgliedes 1. Der Betätigungsschaft 2 und der Hubschaft 13 befinden sich in der oberen, durch die Lagermittel 3 begrenzten Endstellung, z.B. AUF-Stellung, des Stellgliedes 1. Der Antriebsmotor 5 ist stromlos. Wird der Antriebsmotor 5 eingeschaltet, versetzt er via Untersetzungsgetriebe 4, Freilaufkupplung 7 und Lagerbüchse 6 die Spindel 9 in Drehung. Dadurch gleitet die gegen Drehen gesicherte Mutter 10 und mit ihr der Hubschaft 13 auf der Spindel 9 nach unten. Dabei wird die Rückstellfeder 17 komprimiert. Zugleich wird der Betätigungschaft 2 hubverstellt, bis das Stellglied 1 seine Betriebsstellung, z.B. ZU-Stellung, eingenommen hat und die Hubbewegung begrenzt. Der weiterhin mit Strom gespeiste Antriebsmotor 5 hält das Stellglied 1 in der Betriebsstellung. Wird der Antriebsmotor 5 stromlos, versetzt die von der Rückstellfeder 17 über den Mitnehmer 16 auf den Hubschaft 13 und die Mutter 10 ausgeübte Kraft die Spindel 9, die Lagerbüchse 6, die Freilaufkupplung 7, das Untersetzungsgetriebe 4 und den Antriebsmotor 5 in Drehung. Die Mutter 10 gleitet auf der Spindel 9 nach oben. Bereits nach sehr kurzer Zeit ist die Sicherheitsstellung erreicht. Damit endet die Hubbewegung von Mutter 10 und Hubschaft 13. In diesem Moment trennt die Freilaufkupplung 7, so daß das Untersetzungsgetriebe 4 und der Antriebsmotor 5 nachlaufen können, bis ihre Schwungenergie aufgezehrt ist. Ein abruptes Bremsen von Antriebsmotor 5 und Untersetzungsgetriebe 4 sowie die damit verbundene hohe Belastung im Antrieb unterbleibt. Bei einer Unterbrechung der Stromzufuhr des Antriebsmotors 5 nimmt also das Stellglied 1 unter der Wirkung der Rückstellfeder 17 in kürzester Zeit die Sicherheitsstellung ein. Aus dieser Stellung heraus kann das Stellglied 1 ohne weiteres wieder in die Betriebsstellung gefahren werden; der Antriebsmotor 5 ist lediglich mit Strom zu speisen. Der Antrieb kann bei Bedarf mit entgegengesetzter Wirkrichtung der Rückstellfeder 17 ausgeführt werden. Hierzu ist deren stellgliedfernes Ende am Widerlager 18 abzustützen, während das stellgliednahe Federende auf den Hubschaft 13 einwirkt. Patentansprüche 1. Elektromotorischer Antrieb für ein Stellglied, das einen hubbeweglichen Betätigungsschaft aufweist, der im Bedarfsfall schnell eine Sicherheitsstellung einnimmt, mit - einem Antriebsmotor, - einem von dem Antriebsmotor angetriebenen Untersetzungsgetriebe, - einem Schraubgetriebe, das eine Spindel und eine Mutter aufweist, von denen die eine vom Untersetzungsgetriebe angetrieben wird, während die andere Anschlußmittel für den Betätigungsschaft aufweist, wobei das Schraubgetriebe im Gewinde zwischen der Spindel und der Mutter Rollelemente aufweist, - einer zwischen dem Schraubgetriebe und dem Antriebsmotor angeordneten Kupplung, 3 ÄT 398 611 B - einer auf dem Betätigungsschaft einwirkenden Rückstellfeder und mit - Lagermitteln, die mit dem Stellglied zu verbinden sind und das Schraubgetriebe, den Antriebsmotor sowie ein Widerlager für die Rückstellfeder tragen. dadurch gekennzeichnet, daß 5 - der Antriebsmotor ein Drehfeldmagnet ist, - das Untersetzungsgetriebe ein nicht-hemmendes Getriebe ist und - die Kupplung eine selbsttätige Freilaufkupplung ist.
2. 2. Elektromotorischer Antrieb nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß am stellgliedfernen Ende io der Lagermittel (3) eine Lagerbüchse (6) drehbeweglich gelagert ist, die an ihrem einen Ende die Freilaufkupplung (7) und an ihrem anderen Ende die Spindel (9) trägt.
3. 3. Elektromotorischer Antrieb nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß - ein Hubschaft (13) die Rückstellfeder (17) längs durchsetzt, 75 - der Hubschaft (13) eine Längsbohrung (12) und an seinem steilgliedseitigen Ende die Anschluß mittel (14) für den Betätigungsschaft (2) aufweist und - die Mutter (10) in der Längsbohrung (12) angeordnet ist. Hiezu 2 Blatt Zeichnungen 20 25 30 35 40 45 50 4 55