BRPI0313793B1

BRPI0313793B1 - dispositivo regulador

Info

Publication number: BRPI0313793B1
Application number: BRPI0313793A
Authority: BR
Inventors: Klaus Biester
Original assignee: Cooper Cameron Corp
Priority date: 2002-08-30
Filing date: 2003-09-01
Publication date: 2016-04-19
Also published as: GB0506252D0; NO20050700L; DE20213391U1; NO330379B1; US20060006355A1; GB2408787A; WO2004020885A1; AU2003273810A1; BR0313793A; GB2408787B; US8047505B2

Abstract

"dispositivo regulador". a presente invenção refere-se a um dispositivo regulador (1) é usado para a regulação linear de um elemento atuador (2) que é conectado para movimento em um acionamento de fuso esférico (3) para a conversão do movimento de rotação para movimento linear, por meio do que o movimento de rotação sobre o acionamento de fuso (3) pode ser transferido por pelo menos um motor (4,5,6,7) via uma unidade de engrenagens (8,9). de modo a melhorar esse tipo de dispositivo regulador tal que um aumento na eficiência para a redução da dissipação seja possível com uma construção simples e compacta e ao mesmo tempo em particular evitando as altas forças axiais, a unidade de engrenagens exibe uma engrenagem de dentes retos helicoidalmente dentada, de autofechamento (10) que é formada como uma engrenagem helicoidal dupla (11,12) com pelo menos uma primeira e segunda rodas dentadas em espiral (17,18, 19), por meio do que pelo menos em cada caso um motor (4,5,6,7) é disposto em ambas as extremidades do acionamento de fuso esférico (3) e cada motor é conectado para movimento com uma segunda roda dentada em espiral (18,19).

Description

Relatório Descritivo da Patente de Invenção para "DISPOSITIVO REGULADOR".

[001] A invenção refere-se a um dispositivo regulador para a regulação linear de um elemento atuador que é conectado para movimento em um acionamento a engrenagem, em particular um acionamento de fuso esférico para conversão do movimento de rotação para um movimento linear, por meio do que o movimento de rotação pode ser transferido para o acionamento de fuso através de uma unidade de engrenagens por pelo menos um motor.

[002] Esse tipo de dispositivo regulador é conhecido de DE 200 18 561. O dispositivo regulador conhecido é usado para regular um elemento de interrupção como o elemento atuador em um sistema de prevenção de explosões (BOP), por meio do que um canal de conexão no BOP é fechado pelo elemento de interrupção. O elemento de interrupção é conectado para movimento com um acionamento de fuso esférico. Através desse acionamento de fuso esférico, o movimento de rotação produzido por um motor é convertido para um movimento linear para a regulação do elemento atuador. Além do que, uma outra unidade de engrenagens, que em DE 200 18 561 é formada por um acionamento a engrenagem helicoidal, é disposta entre o motor e o acionamento de fuso esférico.

[003] Esse dispositivo regulador, em particular através da aplicação do acionamento à engrenagem helicoidal, é caracterizado por uma característica de autotravamento e pode também ser de outra forma beneficamente utilizado e exibe vantagens substanciais comparadas com outros dispositivos reguladores sem acionamentos à engrenagem helicoidal. Entretanto, normalmente a eficácia é limitada a menos do que 50% e uma característica de autotravamento fica também geral e somente disponível com uma alta taxa de transmissão. Além do que, com os acionamentos à engrenagem helicoidal, algumas vezes, forças axiais relativamente elevadas ocorrem.

[004] Com relação ao dispositivo regulador em DE 200 18 561, o objetivo da invenção é o aperfeiçoamento desse tipo de dispositivo regulador tal que com um projeto simples e compacto um aumento na eficiência para a redução da dissipação seja possível e também, em particular, forças axiais elevadas possam ser evitadas.

[005] De acordo com a invenção, esse objetivo é resolvido pelas características da reivindicação 1. Através da aplicação de uma engrenagem de dentes retos em particular de autotravamento como a unidade de engrenagens entre o motor e o acionamento de fuso esférico um projeto muito compacto é obtido. Além do que, a eficiência da unidade de engrenagens é aumentada para acima de 50% através do projeto como engrenagem de dentes retos. Também, somente forças axiais pelo menos reduzidas ocorrem devido à disposição apropriada da engrenagem de dentes retos.

[006] Em uma modalidade simples de acordo com a invenção, a engrenagem de dentes retos tem dentes helicoidais.

[007] Para manter as vantagens da engrenagem de dentes retos, tal como alta eficiência, menores razões de transmissão, construção simples, eixos paralelos, etc. e ao mesmo tempo para realizar simplesmente o aspecto de autotravamento ou de autofrenagem, a engrenagem de dentes retos é formada como uma engrenagem helicoidal dupla. Esse tipo de engrenagem helicoidal dupla exige uma disposição de dente helicoidal duplo e uma aparência um tanto em formato de rosca. O aspecto de autofrenagem pode, por exemplo, ser variado, dependendo do ângulo da hélice da engrenagem helicoidal dupla e suas várias rodas dentadas em espiral. Isso se aplica similarmente ao autotravamento, por meio do que se fala da autofrenagem em princípio na extremidade do acionamento e autotravamento na extremidade acionada e com a direção apropriada de rotação. Tais engrenagens de autofrenagem e autotravamento são uma vantagem, especialmente para BOPs, porque então equipamentos separados de manuten-ção/frenagem não são necessários.

[008] Esse tipo de engrenagem helicoidal dupla é caracterizado por um pequeno tamanho, vida de serviço longa, alta confiabilidade na operação e transmissão estável. Além do mais, devido à disposição paralela das rodas dentadas em espiral individuais, um projeto compacto é realizado. Engrenagens helicoidais duplas podem ser bem adaptadas em condições diferentes de aplicação e também exibem características de baixo ruído.

[009] Também deve ser evidenciado que o dispositivo regulador de acordo com essa invenção é, bem como para uso com BOPs, também adequado para outros dispositivos com, em particular, um elemento atuador regulador linear, tais como válvulas, estranguladores, etc., por meio de que uma válvula apropriada, estrangulador ou outro componente é conectado ao elemento atuador em cada caso ou o elemento atuador é formado com um tal componente.

[0010] De modo a ser capaz de converter o movimento de rotação para um movimento linear de uma maneira simples, uma porca esférica no acionamento de fuso esférico pode ser girada, mas é suportada em um alojamento do dispositivo regulador, de modo que ela não pode ser movida axialmente e um fuso rotativo do acionamento de fuso esférico é unido no elemento atuador. Conseqüentemente, quando o movimento de rotação é transferido do motor apropriado, a porca esférica é girada em uma posição fixa dentro do alojamento e o fuso rotativo, portanto, é na realidade empurrado para dentro ou empurrado para fora. Através do empurrão para dentro e o empurrão para fora do fuso rotativo, o ajuste linear do fuso rotativo ocorre na direção axial que pode então ser transferida apropriadamente para o elemento atuador.

[0011] No caso mais simples, o fuso rotativo e o elemento atuador em formato de barra são dispostos um atrás do outro na direção axial. Aqui, as extremidades do fuso rotativo e elemento atuador que estão viradas uma para a outra podem ser presas, em particular, uma na outra em uma maneira liberável.

[0012] Uma engrenagem helicoidal dupla exibe pelo menos uma roda de entrada e saída ou uma primeira e segunda rodas dentadas em espiral que se engatam. De acordo com a invenção, o acionamento ou segunda roda dentada em espiral pode ser conectado no motor e a saída ou primeira roda dentada em espiral pode ser conectada na porca esférica. Também existe possibilidade que a porca esférica seja formada em uma região da sua circunferência externa como a saída ou primeira roda dentada em espiral.

[0013] Deve ser observado que a eficiência para esse tipo de acionamento helicoidal duplo é maior do que 65% e até mesmo 80% ou mais é muito possível. Além do que, com uma engrenagem helicoidal dupla o contato em linha dos flancos do dente ocorre ao invés de um contato pontual como com um acionamento à engrenagem helicoidal.

[0014] De modo a facilitar o acionamento para o dispositivo regulador independentemente de alimentações complicadas para ar comprimido ou qualquer outro meio de pressão, o motor pode ser um motor elétrico. Então existe a possibilidade de eletrificar o dispositivo regulador completo junto com seu controlador e equipamento de monitoração. Um exemplo desse tipo de motor elétrico é um servomotor ou um motor assíncrono.

[0015] Se altas forças devem ser exercidas pelo elemento atuador e/ou redundância na operação do elemento atuador deve ser atingida, é vantajoso se pelo menos um motor é atribuído para ambas as extremidades do acionamento de fuso esférico em cada caso e cada motor é conectado para movimento em uma segunda roda dentada em espiral, por meio disso ambas as segundas rodas dentadas em espiral engatam a primeira roda dentada em espiral. Dessa maneira, essencialmente duas engrenagens helicoidais esféricas são dispostas em paralelo e em ambos os lados em relação ao acionamento de fuso esférico ou ao elemento atuador. Naturalmente, existe também a possibilidade de dispor mais do que duas engrenagens helicoidais duplas com um número apropriado de motores.

[0016] Existe também a possibilidade que as segundas rodas dentadas em espiral não apenas engatem com uma primeira rodada dentada em espiral, mas que também duas primeiras rodas dentadas em espiral sejam conectadas na porca esférica. Conseqüentemente, um deslocamento das duas engrenagens helicoidais duplas na direção axial da porca esférica ou fuso rotativo pode ser possível.

[0017] Para simplificar mais o projeto do dispositivo regulador e para torná-lo mais compacto, eixos de transmissão dos motores em ambas as extremidades podem funcionar paralelos entre si. Também sob esse aspecto, o projeto dos eixos de transmissão e também os motores podem usar os mesmos tipos, de modo que um projeto muito simétrico do dispositivo regulador de acordo com a invenção é produzido.

[0018] Motores elétricos de alta potência podem ser usados de modo que, de modo correspondente, altas forças podem ser transferidas sobre cada eixo de transmissão. De modo a ser capaz também de usar motores elétricos menores e de realizar a redundância em uma maneira simples com relação aos motores elétricos, pelo menos dois motores podem ser dispostos em cada eixo de transmissão. Eles podem ser usados simultaneamente ou individualmente, especialmente com a falha de um dos motores.

[0019] Os motores elétricos podem ser facilmente controlados com relação à sua velocidade de modo que velocidades entre, por exemplo, 20 e 8000 rpm podem ser obtidas. De modo a realizar a redução apropriada do acionamento pelos motores, uma engrenagem de redução, em particular um assim chamado acionamento harmônico, pode ser posicionada entre o eixo de transmissão e a segunda roda dentada em espiral. Com disposição apropriada múltipla ou em pares dos eixos de transmissão e segundas rodas dentadas em espiral, ela também pode ser disposta como uma configuração de par ou múltipla.

[0020] O acionamento harmônico normalmente compreende três componentes. Esses são um componente fixo ou não rotativo com dentes internos, uma luva flexível dentada essencialmente em formato de copo com dentes externos e um assim chamado gerador de ondas que roda na luva dentada. A luva dentada flexível é estendida em dois pontos opostos pelo gerador de ondas tal que os seus dentes externos engatam os dentes internos do componente fixo em formato de anel. De forma geral, a luva dentada exibe dois dentes a menos do que o componente em formato de anel de modo que com uma revolução o movimento relativo entre a luva dentada e o componente em formato de anel compreende dois dentes. De acordo com a invenção, existe também, por exemplo, a possibilidade de conectar o eixo de transmissão nessa luva dentada flexível, em formato de copo do acionamento harmônico para movimento.

[0021] Já foi mostrado que a disposição de dente na engrenagem helicoidal dupla é uma assim chamada engrenagem helicoidal e exibe um certo ângulo diagonal. Devido à posição helicoidal dos dentes existe a possibilidade de reduzir o número usual de dentes. De acordo com a invenção, um ângulo diagonal na primeira e/ou segunda roda dentada em espiral na faixa de, por exemplo, 50 a 85° pode ser usado. Com um ângulo diagonal apropriadamente grande o número de dentes pode ser reduzido para um dente.

[0022] Em contraste, particularmente com o acionamento a engrenagem helicoidal onde a característica de autotravamento está somen- te presente para razões de transmissão até uma certa razão de transmissão mais baixa, com a engrenagem helicoidal dupla uma razão de transmissão menor do que 25 e menor do que 1 pode ser realizada sem ter que desistir da característica de autotravamento ou de auto-frenagem.

[0023] Para tornar o dispositivo regulador fácil de aplicar, operar e ajustar, o alojamento pode ser formado como um alojamento em módulo que pode ser montado em flange em um mecanismo de controle que é particularmente utilizado no campo de abastecimento de gás e/ou óleo. Esse alojamento em módulo pode conter todos os componentes do dispositivo regulador. O elemento atuador pode ser parte do dispositivo regulador do tipo de módulo e se projeta dele na direção do mecanismo de controle correspondente.

[0024] De modo a ser capaz de montar simplesmente todas as partes do dispositivo regulador e ser capaz de realizar a sua manutenção ou substituição sem muito esforço, o alojamento em módulo pode compreender uma primeira e segunda metades de alojamento, por meio do que o motor e o acionamento do fuso esférico são alojados na primeira metade do alojamento. Ambas as metades do alojamento são preferencialmente unidas em uma maneira liberável. Dependendo do campo da aplicação, o alojamento em módulo pode ser formado para resistir a altas pressões e altas temperaturas, etc. Ele é adequado para ajuste em um mecanismo de controle apropriado externamente ou para uso em tais mecanismos de controle.

[0025] Para simplificar mais a construção e a manutenção do dispositivo regulador de acordo com a invenção, uma cobertura intermediária para pelo menos sustentar as segundas rodas dentadas em espiral em uma extremidade pode ser disposta dentro do alojamento em módulo.

[0026] Para a monitoração simples do dispositivo regulador ele pode exibir um sensor de posição para possibilitar que a posição do elemento atuador seja medida. Existe a possibilidade de dispor um tal sensor de posição na cobertura intermediária para a aquisição da posição do fuso rotativo e/ou porca esférica. A posição do elemento atuador pode também ser adquirida via a posição do fuso rotativo ou da porca esférica.

[0027] De modo a ser capaz de conectar a primeira roda dentada em espiral de modo rotacional imóvel na porca esférica sem componentes adicionais, a primeira roda dentada em espiral pode ser adaptada em particular de modo liberável em uma extremidade da porca esférica virada para longe do elemento atuador.

[0028] Sob esse aspecto, pode ser considerado como favorável se um anel intermediário, que pode em particular ser aparafusado sobre o exterior da porca esférica, é disposto entre a porca esférica e a primeira roda dentada em espiral. Dessa maneira, a porca esférica somente precisa ser formada para o ajuste do anel intermediário apropriado, por meio do que o anel intermediário pode compensar dimensões diferentes entre a porca esférica e a primeira roda dentada em espiral. Con-seqüentemente, existe a possibilidade de usar acionamentos de fuso esférico comercialmente disponíveis, bem como engrenagens helicoi-dais duplas comercialmente disponíveis e compensar as diferenças correspondentes usando o anel intermediário.

[0029] Para fixar a porca esférica em uma maneira simples contra o deslocamento na direção axial e ao mesmo tempo garantir a sua rotação, a porca esférica pode ser mantida de modo imóvel na direção axial por mancais de pivô e um anel de retenção montado como requerido de modo liberável no alojamento.

[0030] A rotação do elemento atuador em relação ao dispositivo regulador pode ser impedida de várias maneiras. O elemento atuador pode exibir uma seção transversal apropriada, tais como triangular, quadrada ou similar, que é formada para complementar um furo apropriado no alojamento do dispositivo regulador. Além do mais, o elemento atuador pode ser suportado no mecanismo de controle correspondente em uma maneira tal que ele não pode ser girado. De modo a impedir a rotação também com uma forma simples do elemento atuador ou do fuso rotativo, o elemento atuador e/ou fuso rotativo pode ser suportado de modo giratório rigidamente no alojamento, em particular pelo uso de um eixo acanalado.

[0031] Se dois ou mais motores elétricos são usados, especialmente para mover simultaneamente o elemento atuador, esses motores elétricos podem ser sincronizados. A sincronização pode ocorrer eletronicamente, por exemplo, já que um motor elétrico é usado como mestre e os outros como escravos.

[0032] À parte da sincronização eletrônica direta dos motores elétricos, também os eixos de transmissão podem ser sincronizados mecanicamente. Isso pode ocorrer, por exemplo, usando um dispositivo de acoplamento mecânico com rodas dentadas, correia dentada, corrente ou similar. Nesse caso por exemplo, em cada um dos eixos de transmissão uma roda dentada é disposta que engata uma roda dentada no alojamento do dispositivo e uma corrente ou correia dentada acopla as duas rodas dentadas ou um conjunto de rodas dentadas pode ser provido que sincroniza os vários eixos de transmissão mecanicamente. Através dessa sincronização mecânica ou acoplamento dos vários eixos de transmissão existe também a possibilidade que somente um dos eixos de transmissão seja acionado por motores apropriados e a força de acionamento seja transferida para os outros eixos de transmissão via o dispositivo de acoplamento mecânico. Além do mais, nesse aspecto uma unidade de engrenagens de autofrenagem ou au-totravamento entre o fuso rotativo e cada eixo de transmissão pode ser omitida, porque o aspecto de autofrenagem ou autotravamento pode também ser transferido via o dispositivo de acoplamento mecânico. Isso significa que é suficiente dispor uma unidade de engrenagens de autofrenagem ou autotravamento entre o fuso e um eixo de transmissão.

[0033] É também evidenciado que o dispositivo regulador de acordo com a invenção pode também ser formado, com projeto apropriado do dispositivo de acoplamento mecânico, sem unidades de engrenagens de autotravamento entre o fuso e um dos eixos de transmissão. Pelo acoplamento de todos os eixos de acionamento mecanicamente juntos uma certa medida de autofrenagem ou autotravamento é também produzida. O fuso do dispositivo regulador pode ser conectado no dispositivo de acoplamento mecânico para movimento, de modo que com a omissão completa de unidades de engrenagens adicionais entre o fuso rotativo e um dos eixos de transmissão, o movimento de rotação no fuso rotativo é transferido via o dispositivo de acoplamento mecânico. Além do que, uma unidade de engrenagens simples sem autotravamento ou autofrenagem pode ser disposta entre somente um eixo de transmissão e o fuso rotativo além do dispositivo de acoplamento mecânico. Claramente, existem também outras combinações desses componentes apropriados.

[0034] Para a construção simples da engrenagem helicoidal dupla, as primeira e segunda rodas dentadas em espiral podem exibir 1 a 10, preferencialmente 1 a 7 e especialmente preferido 1 a 4 dentes, por meio do que as razões de redução na faixa de 1:5 a 1:100 do dispositivo regulador de acordo com a invenção são geralmente exigidas.

[0035] No seguinte, uma modalidade vantajosa da invenção é explicada com base na figura apresentada no desenho.

[0036] Figura 1 mostra um corte longitudinal através de uma modalidade de um dispositivo regulador de acordo com a invenção.

[0037] O dispositivo regulador 1 da Figura 1 exibe um alojamento 14 formado como um alojamento em módulo 27, o dito alojamento sendo capaz de ser montado em flange em uma maneira não-mostrada em qualquer detalhe adicional em um mecanismo de controle parcial e somente representado 26 ou ele pode ser pelo menos parcialmente inserido no dito mecanismo de controle. O alojamento em módulo 27 exibe uma primeira metade de alojamento 28 e uma segunda metade de alojamento 29. Essas podem ser, por exemplo, presas juntas de modo liberável por parafusos ou semelhantes. Entre as duas metades do alojamento 28,29 uma cobertura intermediária 30 é disposta que é mantida em uma maneira de fechamento positivo pelas duas metades do alojamento 28 e 29 no seu estado montado. A cobertura intermediária 30 exibe essencialmente no centro um furo 51 através do qual um elemento de sonda 52 se estende como parte de um sensor de posição 31. Usando o elemento de sonda 52, o movimento de um fuso rotativo 15 de um acionamento de fuso esférico 3 na direção axial 16 ou na direção linear pode ser adquirido. O fuso rotativo 15 pode ser ajustado entre uma posição estendida ilustrada na Figura 1 e uma posição de retirada movida para a direita na Figura 1 usando a porca esférica 13 que pode ser girada, mas é fixada na direção axial. Na sua extremidade virada para longe da porca esférica 13, o fuso rotativo 15 é inserido em um recesso 45 de uma cabeça de conexão 44 de um elemento atuador 2. O elemento atuador 2 e o fuso rotativo 15 são ambos dispostos na direção axial, por meio disso em uma extremidade do elemento atuador 2 não-mostrada na Figura 1 um aparelho de atuação apropriado para ajustar uma válvula, para fechamento de um canal em um BOP ou similar é disposto.

[0038] A cabeça de conexão 44 exibe um furo transversal 46 percorrendo transversal à direção axial, no qual, através de um recesso de inserção 45, uma ponta do fuso 15 é disposta com um furo de localização de pino fendido 48 correndo coaxialmente para o furo transver- sal 46. O pino fendido 47 para a fixação liberável do elemento atuador 2 e do fuso rotativo 15 é disposto no furo de localização do pino fendido 48, se projetando de ambas as extremidades do dito furo.

[0039] Em um lado a cabeça de conexão 44 exibe uma parte sobreposta 49 que pelo menos parcialmente circunda um eixo acanalado 37. Devido a esse dito eixo, a cabeça de conexão 44 e portanto o elemento atuador 2 e o fuso rotativo 15 são mantidos de modo rotacional rigidamente no alojamento em módulo 27.

[0040] A porca esférica 13 exibe uma extremidade 33 virada para o elemento atuador 2 e uma extremidade 32 virada para longe dele. A porca esférica 13 pode ser girada no alojamento em módulo 27, mas é axialmente fixada pelo mancai de pivô 35 e é mantida por um anel de retenção 36 montado de modo liberável no alojamento em módulo. A porca esférica 13 e a parede interior do alojamento em módulo 27 localizado oposta a ela exibem um recesso, no qual os mancais de pivô 35 estão localizados, que são formados como mancais de bastões angulares. O recesso na parede interna do alojamento em módulo é limitado em uma extremidade pelo anel de retenção 36. Esse é encaixado de modo liberável no alojamento em módulo pelos parafusos roscados 43.

[0041] Na extremidade 32, um anel intermediário 34 é aparafusado pelo parafuso 42 sobre a porca esférica 13. Esse se projeta na direção radial para fora além da porca esférica, por meio disso nessa região como unidades de engrenagens 8, 9 uma primeira roda dentada em espiral 17 ou uma engrenagem acionada 17 de um acionamento de roda dentada 10 formada como uma engrenagem helicoidal dupla 11,12 é montada de modo liberável. Existe um total de duas engrenagens helicoidais duplas 11,12 dispostas, por meio disso a primeira roda dentada em espiral 17 é associada com ambas as engrenagens helicoidais duplas, cada uma das quais também exibe uma segunda roda dentada em espiral 18,19. Disposições adequadas de dente heli-coidal das rodas dentadas em espiral 17,18,19 se engatam. A disposição de dente helicoidal das várias rodas dentadas em espiral é formada, por exemplo, por dentes 38 dispostos em um ângulo diagonal 25.

[0042] As segundas rodas dentadas em espiral 18,19 são suportadas para rotação em uma extremidade usando mancais de pivô 41 nos recessos na cobertura intermediária 30. Nas suas extremidades opostas aos mancais de pivô 41, as rodas dentadas em espiral 18,19 são conectadas no modo com rotação rigidamente em um gerador de ondas 40 de uma engrenagem de redução 22 formada por um acionamento harmônico 23. O gerador de ondas 40 pressiona duas regiões posicionadas em oposição de uma luva flexível dentada em formato de copo 24 para fora. A luva dentada 24 exibe uma disposição de dentes externa que engata uma disposição de dentes interna em um elemento de anel fixo 39 nessas regiões posicionadas em oposição. A luva dentada 24 e o elemento de anel 39 são partes adicionais do acionamento harmônico 23.

[0043] A luva dentada 24 é conectada rotacional e rigidamente em um eixo de transmissão 20, por meio disso dois motores elétricos 4,5 são dispostos nesse eixo de transmissão 20.

[0044] Uma disposição similar se aplica no eixo de transmissão 21, que é também conectado rotacional e rigidamente em uma luva dentada correspondente 24 e que exibe dois motores elétricos 6,7. O acionamento harmônico 23 que é conectado no eixo de transmissão 21 é construído similar ao outro acionamento harmônico 23, com referência ao eixo de transmissão 20, de modo que a disposição ou construção completa das correntes do acionamento correspondente é simétrica em ambas as extremidades paralelas ao fuso rotativo 15.

[0045] Os motores elétricos 4,5 ou 6,7 podem ser usados simultaneamente, bem como alternativamente para o acionamento do eixo de transmissão 20,21 e portanto para a rotação da porca esférica 13 via as engrenagens helicoidais duplas 11,12, por meio disso as engrenagens helicoidais duplas 11,12 são formadas, cada uma, pela primeira roda dentada em espiral 17 e a segunda roda dentada em espiral 18 ou a segunda roda dentada em espiral 19.

[0046] Com a operação simultânea, os motores elétricos 4,5 e 6,7 são sincronizados eletronicamente.

[0047] Com uma modalidade adicional da invenção, a sincronização do movimento de rotação do eixo de transmissão 20,21 ocorre via um dispositivo de acoplamento mecânico 53. Esse exibe, por exemplo, um pinhão 54 em cada um dos eixos de transmissão e uma corrente 55 ligando os vários pinhões juntos para movimento. Ao invés de uma corrente, uma correia dentada ou também uma roda dentada suportada no alojamento 14 pode ser usada que engata todos os pinhões. Além do que, com uma modalidade adicional, o pinhão e a corrente ou a correia dentada podem ser substituídos por um conjunto de rodas dentadas.

[0048] Também deve ser evidenciado que uma certa autofrena-gem ou autotravamento dos movimentos de rotação dos vários eixos de transmissão 20,21 é provido devido ao dispositivo de acoplamento mecânico 53, de modo que com uma modalidade adicional da invenção, unidades de engrenagem de autofrenagem ou autotravamento entre os eixos de transmissão 20,21 e o fuso rotativo 15 podem ser omitidas. Isso significa que as engrenagens helicoidais duplas 11,12 podem ser deixadas de fora ou substituídas por somente uma engrenagem helicoidal dupla. Além do mais, existe a possibilidade que somente um dos eixos de transmissão 20,21 seja acionado por motores elétricos apropriados e o movimento de rotação possa ser transferido para todos os outros eixos de acionamento via o dispositivo de acoplamento mecânico 53.

[0049] Será verificado, naturalmente, que a modalidade acima pode também se aplicar a mais do que dois eixos de transmissão.

[0050] No seguinte, o princípio de operação do dispositivo regulador 1 de acordo com a invenção é brevemente descrito com base na figura.

[0051] Com a atuação dos motores 4,5 e 6,7, os eixos de transmissão 20 e 21 são rodados de modo correspondente. Uma redução inicial da rotação ocorre através dos acionamentos harmônicos 23 como engrenagens de redução 22. Uma redução adicional então ocorre devido às engrenagens helicoidais duplas 11,12. Aqui, esse tipo de engrenagem helicoidal dupla pode exibir apenas uns poucos dentes, por exemplo, dez ou menos dentes ou no caso extremo somente um dente em uma das rodas dentadas em espiral.

[0052] A primeira roda dentada em espiral associada com ambas as engrenagens helicoidais duplas 11,12 é conectada na porca esférica 13, pela qual a sua rotação, transferida dos motores elétricos 4,5 e 6,7 pelas engrenagens helicoidais duplas 11,12 e os acionamentos harmônicos 23, é convertida para deslocamento axial ou um movimento linear do fuso rotativo 15. Na Figura 1, o fuso rotativo 15 é ilustrado na sua posição estendida máxima na qual o elemento atuador 2 conectado de modo liberável no fuso rotativo 15 é deslocado tanto quanto possível para a esquerda na Figura 1. O deslocamento do fuso rotativo 15 pode ser captado pelo sensor de posição 31 de modo que um deslocamento correspondente do elemento atuador 2 é conhecido em todos os momentos.

[0053] Devido à aplicação das engrenagens helicoidais duplas 11,12, uma característica de autotravamento ou autofrenagem, bem como uma alta eficiência é provida com pequena dissipação. Os flancos do dente correspondente dos dentes 38 da primeira e cada uma das segundas rodas dentadas em espiral das engrenagens helicoidais duplas 11,12 ficam em contato linear. Devido à disposição em paralelo das rodas dentadas em espiral correspondentes essencialmente nenhuma força axial ocorre e no geral, uma forma muito simples de construção é usada. Além do mais, esse tipo de engrenagem helicoidal dupla é de ruído relativamente baixo, de construção compacta e exibe uma longa vida de serviço.

Claims

1. Dispositivo regulador (1) para a regulação linear de um elemento atuador (2) que é conectado para movimento em um acionamento de fuso esférico (3) para a conversão do movimento de rotação para um movimento linear, por meio do que o movimento de rotação pode ser transferido para o acionamento de fuso (3) de pelo menos um motor (4,5,6,7) via uma unidade de engrenagem (8,9), caracterizado pelo fato de que a unidade de engrenagem (8,9) exibe uma engrenagem de dentes retos helicoidalmente dentada de autotrava-mento (10), que é formada como uma engrenagem helicoidal dupla (11,12) compreendendo pelo menos uma primeira (17) e uma segunda roda dentada em espiral (18,19), por meio de que o pelo menos um motor (4,5,6,7) é disposto ao lado do acionamento de fuso esférico (3) e cada um do pelo menos um motor é conectado para movimento com uma segunda roda dentada em espiral (18,19).

2. Dispositivo regulador de acordo com a reivindicação 1, caracterizado pelo fato de que uma porca esférica (13) do acionamento de fuso esférico (3) é suportada de modo rotativo, mas axial-mente imóvel em um alojamento (14) do dispositivo regulador (1), e um fuso rotativo (15) do acionamento de fuso esférico (3) é conectado para movimento no elemento atuador (2).

3. Dispositivo regulador de acordo com a reivindicação 2, caracterizado pelo fato de que a porca esférica (13) é conectada em uma primeira roda dentada em espiral (17) e o pelo menos um motor (4,5,6,7) na segunda roda dentada em espiral (18,19) da engrenagem helicoidal dupla (11,12).

4. Dispositivo regulador de acordo com a reivindicação 2, caracterizado pelo fato de que o fuso rotativo (15) e o elemento atuador em formato de barra (2) são dispostos um atrás do outro na direção axial.

5. Dispositivo regulador de acordo com qualquer uma das reivindicações de 1 a 4, caracterizado pelo fato de que o pelo menos um motor (4,5,6,7) é um motor elétrico.

6. Dispositivo regulador de acordo com qualquer uma das reivindicações de 1 a 5, caracterizado pelo fato de que a segunda roda dentada em espiral (18,19) engata a primeira roda dentada em espiral (17).

7. Dispositivo regulador de acordo com qualquer uma das reivindicações de 1 a 6, caracterizado por compreender uma pluralidade de motores, cada um possuindo um eixo de transmissão, em que os eixos de transmissão (20,21) dos motores (4,5,6,7) dispostos em ambos os lados correm paralelos entre si.

8. Dispositivo regulador de acordo com qualquer uma das reivindicações de 1 a 7, caracterizado pelo fato de que o acionamento para a unidade de engrenagem a partir do pelo menos um motor é feito por meio de pelo menos um eixo, pelo menos dois motores (4,5,6,7) sendo dispostos em cada eixo de transmissão (20,21).

9. Dispositivo regulador de acordo com qualquer uma das reivindicações de 1 a 8, caracterizado pelo fato de que o acionamento para a unidade de engrenagem é feito por meio de um eixo de transmissão, uma engrenagem de redução (22), sendo disposta entre o eixo de transmissão (20,21) e a segunda roda dentada em espiral (18,19).

10. Dispositivo regulador de acordo com a reivindicação 9, caracterizado pelo fato de que a engrenagem de redução é um acionamento harmônico.

11. Dispositivo regulador de acordo com a reivindicação 10, caracterizado pelo fato de que o eixo de transmissão (20,21) é conectado para movimento com a luva flexível dentada em formato de copo (24) do acionamento harmônico (23).

12. Dispositivo regulador de acordo com qualquer uma das reivindicações de 1 a 11, caracterizado pelo fato de que o ângulo diagonal (25) da engrenagem helicoidal da primeira (17) e da segunda roda dentada em espiral (18,19) fica na faixa de 50 a 90°.

13. Dispositivo regulador de acordo com a reivindicação 12, caracterizado pelo fato de que o ângulo diagonal (25) fica na faixa de 65° a 85°.

14. Dispositivo regulador de acordo com qualquer uma das reivindicações de 1 a 13, caracterizado pelo fato de que a razão de transmissão da engrenagem helicoidal dupla (11,12) fica entre i = 25 e i < 1.

15. Dispositivo regulador de acordo com a reivindicação 2, caracterizado por ainda compreender um alojamento (14), em que o alojamento é formado como um alojamento em módulo (27) que pode ser montado por flange em um mecanismo de controle (26).

16. Dispositivo regulador de acordo com a reivindicação 15, caracterizado pelo fato de que o alojamento em módulo (27) exibe uma primeira e segunda metades de alojamento (28,29), pelo qual o motor (4,5,6,7) e o acionamento do fuso esférico (3) ficam localizados na primeira metade do alojamento (28).

17. Dispositivo regulador de acordo com a reivindicação 15 ou 16, caracterizado pelo fato de que uma cobertura intermediária (30) é disposta dentro do alojamento em módulo (27) para pelo menos suporte com extremidade única das segundas rodas dentadas em espiral (18,19).

18. Dispositivo regulador de acordo com a com a reivindicação 17, caracterizado pelo fato de que um sensor de posição (31) para a aquisição da posição de pelo menos um entre o fuso rotativo (15) e a porca esférica (13) é disposto na cobertura intermediária (30).

19. Dispositivo regulador de acordo com a reivindicação 2, 15, 16, 17 ou 18, caracterizado pelo fato de que a primeira roda dentada em espiral (17) é montada, em particular de modo liberável, em uma extremidade (32) da porca esférica (13) virada para longe do elemento atuador (2).

20. Dispositivo regulador de acordo com a reivindicação 2, 15, 16, 17, 18 ou 19, caracterizado pelo fato de que um anel intermediário (34), em particular capaz de ser aparafusado externamente sobre a porca esférica, é disposto entre a porca esférica (13) e a primeira roda dentada em espiral (17).

21. Dispositivo regulador de acordo com a reivindicação 2, 15, 16, 17, 18, 19 ou 20, caracterizado por ainda compreender um alojamento, em que a porca esférica (18) é mantida de modo imóvel na direção axial por mancais de pivô (35) e um anel de retenção (36) que é montado no alojamento (14), a porca esférica sendo mantida de modo liberável onde aplicável.

22. Dispositivo regulador de acordo com a reivindicação 19, 20 ou 21, caracterizado pelo fato de que pelo menos um entre o elemento atuador (2) e o fuso rotativo (15) é suportado, de maneira rota-cional e rigidamente, em um alojamento (14), em particular usando um eixo acanalado (37).

23. Dispositivo regulador de acordo com qualquer uma das reivindicações de 1 a 22, caracterizado por compreender uma pluralidade de motores elétricos (4,5,6,7) e em que os motores elétricos (4,5,6,7) são sincronizados.

24. Dispositivo regulador de acordo com qualquer uma das reivindicações de 1 a 23, caracterizado pelo fato de que as primeira (17) e segunda rodas dentadas em espiral (18,19) exibem 1 a 10, preferivelmente 1 a 7 e especialmente preferido 1 a 4 dentes (38).

25. Dispositivo regulador de acordo com qualquer uma das reivindicações de 1 a 24, caracterizado por compreender uma plurali- dade de eixos de transmissão (20,21), em que os eixos de transmissão (20,21) são sincronizados nos seus movimentos de rotação usando um dispositivo de acoplamento mecânico (53).