Nullspannungs-Rückstelleinrichtung an einem elektromotorischen Antrieb für ein mechanisches bzw. hydraulisches Stellglied Bei bekannten elektrischen Antrieben für me chanische Stellglieder, wie Ventile, Luftklappen usw., ist es in vielen Fällen erforderlich, dass bei Spannungsausfall das mit seinem Antrieb verbun dene Stellglied wieder in seine Ausgangslage,
wel che entweder die Schliess- oder Öffnungsstellung sein kann, zurückgebracht wird. Zu diesem Zweck werden die Antriebe mit einem Energiespeicher ver sehen, welcher bei Spannungsausfall das Stellglied in seine Ausgangslage zurückstellt. Als Energie speicher dient vorzugsweise eine Spiralfeder,
welche mit ihrem inneren Ende an der Antriebswelle und mit ihrem äusseren Ende an einer Abtrvebswelle befestigt ist.
Sobald sich die Abtriebswelle in AT- beitsrichtung des Stellgliedes dreht, wird die Spi ralfeder vorgespannt, während bei Drehung der An- trebswelle in der anderen Richtung sich die Spi- ralfeder entspannt. Die Drehbewegung des.
Antriebs ist durch feststehende Anschläge begrenzt. Nach Einschalten des elektromotorischen Antriebs wird dessen Abtriebswelle bis zu einem der beiden An schläge gedreht, wodurch das Stellglied entweder öffnet oder schliesst und dabei solange in dieser Stellung verharrt, wie der Motor eingeschaltet bleibt.
Fällt die Netzspannung aus, so stellt die durch die Drehung der Antriebswelle gespannte Spiralfe- der den Motor, das Getriebe und die Abtriebswel- le samt dem Stellglied wieder bis zum anderen An schlag, also in die Ausgangssage dieser Teile, zu rück, so dass nunmehr das Stellglied wieder ge schlossen bzw. geöffnet ist.
Bekannterweise erfolgt die Begrenzung des Ab- triebsdrehwinkels vorteilhaft durch zwei Endschal- ter, von denen jeder an einem Anschlag .angeord- net ist und durch welche der Motor ein- bzw.
aus- geschaltet und eine Magnetbremse dementsprechend gleichzeitig aus- bzw. eingeschaltet wird,
so dass letztere im eingeschalteten Zustand und bei ausge schaltetem Motor und bei vorhandener Netzspan nung das Getriebe und über dieses das mechanische Stellglied in seiner jeweiligen Lage festhält. Bei Spannungsausfall wird die Magnetbremse entregt und die gespannte Spiralfeder stellt das Getriebe <RTI
ID="0001.0103"> mit der Abtriebswelle samt Stellglied zum anderen An schlag in die Ausgangslage zurück.
Um die Spiralfeder beim Zurückstellen des Stellgliedes von der unnötigen Motorbelastung frei- zumachen, wurde vorgeschlagen, zwischen Motor antriebswelle und Abtriebswelle eine Magnetkupp lung anzuordnen,
so dass bei Spannungsausfall diese Magnetkupplung die Motorantriebswelle von der Abtriebswelle abtrennt und die Spiralfeder nur die Abtriebswedle ohne Motorbelastung bis zu dem ihre Ausgangslage definierenden Anschlag m=ckzube- wegen braucht.
Da die Spiralfeder als .Energiespeicher, wie vor stehend schon ausgeführt wurde, mit einem Ende an der Antriebswelle befestigt ist, wirkt die Rückstell- kraft der Spiralfeder dauernd, selbst bei Ruhestel lung des mechanischen Stellgliedes, auf die An triebswelle ein,
so dass die erforderliche Motorkraft beim Einstellen des Stellgliedes die Rückatellkraft der Spiralfeder erst überwinden muss.
Dementspre- chend verbleibt als verfügbares Drehmoment ein Betrag übrig, der um das Rückstelldrehmoment kleiner ist, das sind in der Regel nur etwa 25 bis 30 % -des sonst verfügbaren Drehmomentes.
Aus- serdem ist es sehr nachteilig, dass die Rückstellkraft der Spiralfeder beim Regelvorgang stets auf das me- chanische Stellglied einwirkt und schon in dessen Ausgangslage für eine ausreichende Aufspeicherung der Rückstellkraft in der Spiralfeder Sorge tragen muss.
Durch die Erfindung werden die erwähnten Nachteile dadurch vermieden, ,dass die Spiralfeder mit ihrem einen Ende mit einem auf der Motoran- triebswelle befestigten Antriebsteil und mit ihrem anderen Ende mit einem auf der Antriebswelle be festigten Gehäuseteil verbunden Ost und der An triebsteil sowie .der Gehäuseteil durch
eine elektro magnetisch bzw. elektrothermisch betätigbare Kupp- lungsvorrichtung lösbar miteinander gekuppelt sind, und dass mit dar Antriebswelle Kontakte eines durch die Motorantriebswelle gesteuerten Hilfs- schalters vorgesehen sind.
Anhand der Zeichnung werden zwei Ausfüh rungsbeispiele erläutert.
Es zeigen: Fig. 1 eine Nullspannungs-Rückstelleinrichtnug mit aufgezogener Spiralfeder in schematischer Dar- stellung :
im Schnitt, Fig. 2 eine Draufsicht auf die Einrichtung in ihrer Ruhsteliung, nach der Schnittlinie A-A in der Fig. 1, Fig. 3 eine Draufsicht auf die Einrichtung wie in der Fig. 2, jedoch in ihrer Betriebsstellung,
Fig. 4 eine Draufsicht auf die Einrichtung wie in der Fig. 2, jedoch in der Lage bei Spannungs- ausfall in Anschlagstellung;
Fig. 5 ein elektrisches Schaltschema der Rück- stelleinrichtung und Fig. 6 eine Nullspannungs-Rückstelleinrichtung mit Windflügel, in schematimstcher Darstellung im Schnitt.
In den Fig. 1 bis 6 sind für die gleichen Teile die gleichen Bezugszeichen verwendet worden. In der Fig. 1 ist eine Motorantriebswelle 1 eines Mo tors 2 mit einem als Flansch 3 ausgebildeten An triebsteil verbunden,
an welchem eine Spiralfeder 4 mit ihrem inneren Ende 5 befestigt ist. Axial zur Motorantriebswelle 1 ist .eine Abtriebswelle 6 an geordnet, welche ein nicht gezeichnetes mechani- sches bzw.
hydraulisches Stellglied betätigt. Auf der Abtriebswelle 6 ist ein Gehäuseteil 7 fest angeord net, an dem das äussere Ende 8 der Spiralfeder 4 befestigt ist.
Der Gehäuseteil 7 .ist topfförmig aus- gebildet -und die Abtricbswelle 6 ist so weit von d er Motorantriebswelle 1 in axialer Richtung entfernt,
dass die- Nabe des Flansches 3 in den Innenraum des Gehäuseteiles 7 hineinragt. Die Spiralfeder 4 ist bei vorliegendem Ausführungsbeispiel mit ihrem Ende 5 auf der Nabe des Flansches 3 und mit ihrem äusseren Ende 8 auf der zu den beiden Wellen 1, 6 achsparallel stehenden Innenwand des Gehäuse teiles 7 befestigt.
Auf dem Flansch 3 ist eine elek- tromagnetische Einrichtung vorgesehen, welche eine Kupplungsvorrichtung betätigt. Die elektromagne- tische Einrichtung besteht aus einem Elektromagne- ten 9, einem Anschlag 10 und einem Anker 11, der auf die Kupplungsvorrichtung,
welche gemäss dem vorliegenden Ausführungsbeispiel ein Kupplungs stift 12 ist, einwirkt. Anstelle einer clektromagneti- sehen Einrichtung zum Betätigen der Kupplungs vorrichtung kann auch eine elektrothermische Ein- richtung verwendet werden.
Der Kupplungsstift 12 ist so lang, dass er bei angezogenem Anker 11 mit seinem freien Ende in eine Öffnung 13 in der Wand des Gehäuseteiles 7 einrasten kann und .im stromlosen Zustand des Elektromagneten 9, bei welchem der Anker 11, wie die Fig. 4 zeigt, durch eine Feder 14 an den Anschlag 10 gedrückt wird, aus der Öffnung 13 wieder ausrastet.
Durch den Kupplungsstift 12 können somit der Flansch 3 und der Gehäuseteil 7 miteinander lösbar gekuppelt wer den. Des weiteren weist der Flansch 3 einen Schalt arm 15 auf, der einen im Gehäuseteil 7 vorgesehe nen Hilfsschalter 16 betätigt, welcher als Umschal ter ausgebildet ist und einen Umschaltkontakt 17 sowie zwei feststehende Kontakte 18, 19 besitzt. Der Umschaltkontakt 17 ist ein Federkontakt, wel cher in Ruhestellung des Umschalters :
am festste- henden Kontakt 18 anliegt. Auf der Aussenwand des Gehäuseteils 7 ist ferner eine Nase 20 ange bracht, welche mit einem Anschlag 21 eines am Motor 2 befestigten Lagerbügels 22 zusammenar beitet. Zur besseren Übersicht sind in der Fig. 1 die elektromagnetische Einrichtung, der Hilfsschalter 16 mit dem Schaltarm 15 sowie die Nase 20 und der Anschlag 21 nicht gezeichnet.
In der Fig. 5, welche den elektrischen Steuerteil der Rückstelleinrichtung .darstellt, ist der Motor 2 über Netzleitungen 23, 24 an Speiseleitungen 0, P angeschlossen, wobei der Motor 2 über die Netzlei tung 23 unmittelbar mit der Speiseleitung 0 und über die Netzleitung 24 über mehrere Schalter mit der Speiseleitung P verbunden ist. Diese Schalter sind ein Steuerschalter 25, zwei Endschalter 29, 30 sowie .ein Hilfsschalter 16.
Der Steuerschalter 25 ist ein Umschalter, welcher den Motor 2 in an sich bekannter Weise, je nach Kontaktgabe seines Um- schaltkontaktes 26, mit einem von zwei feststehen den Kontakten 27, 28 für die eine oder die andere Drehrichtung an die Speiseleitung P legt.
Durch den Steuerschalter 25 wird die Netzleitung 24 in zwei Leiter 31, 32, von denen jeder für eine Drehrich tung des Motors 2 bestimmend ist, aufgeteilt, wobei im Leiter 31 der Endschalter 29 und im Leiter 32 der Hilfsschalter 16 vorgesehen sind. Die End- schalter 29, 30 haben die Funktion, den Motor 2 bei einer bestimmten Stellung des mechanischen Stellgliedes auszuschalten.
So trennt der Endschal- ter 29 beim vorliegenden Ausführungsbeispiel den Motor 2 bei geschlossenem Stellglied und der End- schalter 30 bei völlig offenemRTI ID="0002.0221" WI="14" HE="4"LX="1717" LY="2451"> Stellglied von der Speiseleitung P ab. Der Hilfsschalter 16 ist im Lei ter 32 zwischen dem feststehenden Kontakt 27 des Steuerschalters 25 und dem Endschalter 30 einge schaltet und teilt den Leiter 32 in zwei Stromwe ge 33, 34 auf.
In der Schaltstellung 17-19 (Be- triebsstellung) des Umschaltkontaktes 17 des Hilfs- schalters 16 und in der Schaltstellung 26-27 des Umschaltekontaktes 26 des Steuerschalters 25 wird der Leiter 32 durch den Stromweg 34 fortgesetzt und der Motor 2 bei geschlossenem Endschalter 30 für die eine Drehrichtung an die Speiseleitung P gelegt. In der Schaltstellung 18-l7 der Umschalt- kontakte 17 des
Hilfsschalters 16, wird: der Leiter 32 durch den Stromweg 33 fortgesetzt, welcher den Endschalter 29 überbrückt, wodurch der Motor 2 für die andere Drehrichtung über den Steuerschalter 25 an die Speiseleitung P gelegt wird. Die Schalt stellung 18-17 nimmt der Umsahaltekontakt 17 bei Spannungsausfall ein, wie in nachstehendem noch ausgeführt wird.
Die Wirkungsweise der beschriebenen Vorrich tung ist folgende: In Ruhestellung der Einrichtung befindet sich, wie die Fig. 2 zeigt, der Kupplungsstift 12 mit .s;em- nem freien Ende, bei erregter elektromagnetischer Einrichtung, in der Öffnung 13.
Dadurch ist die Motorantriebswelle 1 über den Flansch 3, den Kupplungsstift 12 und der Gehäuseteil 7 mit der Abtriebswelle 6 starr verbunden. Die Spiralfeder 4 ist aufgespeichert und der Schaltarm 15 hat den Umschaltkontakt 17 des Hilfsschalters 16 an den feststehenden Kontakt 19 angelegt. Der Endschal- ter 30 ist geschlossen und der Endschalter 29 ist of fen.
Der Umschulkontakt 26 des Steuerschalters 25 ist in der Mittelstellung.
Beim Eintreffen eines Steuerbefehls schliesst der Umschaltkontakt 26 des Steuerschalters 25 den feststehenden Kontakt 27 und legt somit den Motor 2 über den Leiter 32, die Kontakte 17, 19 des Hilfsschalters 16, den Stromweg 34, den geschlos senen Endschalter 30, für die Arbeitsrichtung des mechanischen Stellgliedes, an die Speiseleitung P. Damit liegt der Motor 2 an ,der Netzspannung und beginnt sich in Arbeitsrichtung des mechanischen Stellglieds zu drehen.
Da die Motorantriebswelle 1 mit der Abtriebswelle 6 durch den Kupplungsstift 12 starr verbunden ist, wird beim Anlaufen des Mo tors 2 dessen ganzes Drehmoment sofort auf die Abtriebswelle 6 übertragen. Der Motor 2 überträgt seine Drehbewegung über die Motorantriebswelle 1 und die Abtriebswelle 6 auf das mechanische Stell glied, welches dadurch in seine Betriebsstellung ge bracht wird.
Bei Beginn der Drehbewegung des Motors 2 wird der Endschalter 29 geschlossen, so dass nun mehr jeder der beiden Endschalter 29 bzw. 30 mit dem ihrem im Steuerschalter 25 zugeordneten fest stehenden Kontakt 27 bzw. 28 elektrisch leitend verbunden ist und der Steuerschalter 25 durch ent sprechendes Umschalten seines Umschaltkontaktes 26 die Drehbewegung des Motors 2 und .somit die Bewegung des mechanischen Stellgliedes nach der einen oder anderen Richtung steuern kann.
Sobald das mechanische Stellglied seine End- stellung, wie in der Fig. 3 gezeigt ist, erreicht hat, wird der Endschalter 30 geöffnet, und der Motor 2 kommt zum Stillstand. Da die Moitorantriebswelle 1 mit der Abtriebswelle 6 starr verbunden :
ist, ande- rerseits nach der Abschaltung des Motors 2 keine Kraft auf die Motorantriebswelle 1 einwirkt, wie dies beispielsweise bei den bekannten Einrichtungen durch die Speicherfeder der Fall ist, ist bei ausge schaltetem Motor keine zusätzliche, z.B. magnetisch gesteuerte, H.ahevorrichtung für die Motorwelle nö tig.
Bei Spannungsausfall wird der ständig @an Span nung 0, P liegende Elektromagnet 9 entregt, und die Feder 14 drückt den Anker 11 an den Anschlag 10, wodurch der Kupplungsstift 12 aus der öff- nung 13 gleitet, so dass die Motorantriebswelle 1 und die Abtriebswelle 6 entkuppelt werden.
Da die Spiralfeder 4, wie vorstehend erwähnt ist und im nachstehenden noch näher erläutert wird, bereits aufgeladen war, kann sie sich jetzt entspannen und dreht die Abtriebswelle 6 und mit dieser das mecha nische Stellglied in die Ausgangslage zurück. Diese Ausgangslage ist durch den am Lagerbügel 22 vor gesehenen Anschlag 21 bestimmt, an welchen die am Gehäuseteil 7 angeordnete Nase 20 in der Aus gangslage der Abtriebswelle 6 anzuliegen kommt,
so dass sich diese nicht weiter drehen kann. Die Motorantriebswelle 1 verbleibt in der Stellung, wel che sie vor Spannungsabfall eingenommen hatte.
Durch die rückläufige Drehbewegung der Ab- triebswelle 6 wird der Umschaltkontakt 17 des Hilfsschalters 16 vom Schaltarm 15, welcher den Umschalkontakt 17 bisher an den feststehenden Kontakt 19 gedrückt gehalten hatte,
gelöst und fe dert auf den feststehenden Kontakt 18 zurück. Die Vorrichtung nimmt somit nach Spannngsausfall und Zurückdrehen der Abtriebswel:le 6 in ihre Aus gangslage die in der Fig. 4 gezeigte Stellung ein.
Die elektromagnetische Einrichtung isst jetzt entregt, der Kupplungsstift 12 aus der Öffnung 13 herausgezo gen, die Spiralfeder 4 entspannt und der Hilfsschal- ter 16 mit seinem Umschaltkontakt 18 gelegt.
Nach Rückkehr der Spannung .und bei vorhan denem Steuerbefehl Öffnen wird :der Motor 2 über den Steuerschalter 25, den Hilfsschalter 16 und den Stromweg 33 eingeschaltet und stellt die Motorantriebswelle 1 ebenfalls in die Ausgangsla ge zurück. Dabei wird die Rückstellfeder bzw. Spi ralfeder 4 wieder gespannt.
Ausserdem wird die elektromagnetische Einrichtung wieder erregt, der Anker 11 angezogen und der Kupplungsstift 12 mit seinem freien Ende gegen die Innenwand.' des Ge häuseteiles 7 gedrückt.
Durch die Drehung .des mit der Motorantriebswelle 1 verbundenen Flansches 3 schleift das Ende des Kupplungsstiftes 12 auf der Innenwand des Gehäuseteiles 7, bis sein freies En de in der Ausgangslage der Motorantriebswelle 1 in die im Gehäuseteil 7 vorgesehene Öffnung 13 einrastet. Ausserdem ist auch der Schaltarm 15 so weit herangedreht worden, dass er den Umschalt kontakt 17 des Hilfsschalters 16 vom Kontakt 18 wieder auf den Kontakt 19 umlegt.
Dadurch wird der Motorstromkreis umgeschaltet, der Endschalter 29 ist in der Ausgangslage der Vorrichtung geöffnet und der Endschalter 30 geschlossen, so dass wieder die Anschlagstellung der Vorrichtung vorliegt und das Steuerprogramm wieder einsetzen kann.
In weiterer Ausgestaltung der Erfindung ist in der Fig. 6 eine Nullspannungs-Rückstelleinrichtung dargestellt, welche nach dem gleichen Prinzip arbei tet wie die im vorstehenden beschriebene Einrich tung,
jedoch abweichend von dieser durch zusätz liche mechanische Teile erweitert iat. Ausserdem weisen dann der als Flansch 3 ausgebildete An- triebsteil und der Gehäuseteil 7 eine andere Form auf.
Die Kupplungseinrichtung ist hier auf -einem mit der Abtnebswelle 6 befestigten und als Träger 107 ausgebildeten Antriebsteil angeordnet. Bei die ser Nullspannungs-Rückstelleinrichtung ist es :
einer seits möglich, die Kupplungsvorrichtung, welche hier ebenfalls aus dem Kupplungsstift 12 besteht, mit verhältnismässig geringer Kraft betätigen zu können und andererseits zu verhindern,
dass die Abtriebswelle 6 nach der Entkuppelung durch den Kupplungsstift 12 von der Motorantriebswelle 1 nach Massgabe der in der Spiralfeder 4 aufgespei cherten Kraft schlagartig in ihre Ausgangslage zu rückgedreht wird. Diese Nu!llsipannungs-Rückotell- einrichtung weist als zusätzliche mechanische Teile einen Windflügel 36 auf, :
an dem axial ein Zahnrad 37 angeflanscht ist, welches mit einem Zahnrad 38 kämmt, dessen Achse 39 :in zwei Platinen 40, 41 des Trägers 107 gelagert ist. Auf der Achse 39 ist ein Zahnrad 42 lose gelagert, welches mit einem auf der Motorantriebswelle aufgepressten Antriebsteil, der hier als Zahnrad<B>103</B> ausgebildet ist, kämmt.
Auf der Achse 39 ist ferner eine Schleppfeder 44 angeordnet, welche die Achse 39 umfasst und de ren Ende am Zahnrad 42 befestigt ist. Dadurch wirkt die Schleppfeder 44 für die -eine Drehrich tung der Achse 39 für das auf dieser befestigte Zahnrad 38 als Freilaufvorrichtung, so dass die Teile 36, 38, 39 in dieser Drehrichtung nicht ange trieben worden,
während für die andere Drehrich tung die Schleppfeder 44 als Kupplung wirkt und die Teile 38, 39 mitdreht.
In der Fig. 6 ist die Einrichtung in .ihrer Aus gangslage gezeigt. Der Windflügel 36 liegt bei er regtem Elektromagneten 9 am freien Ende des Kupplungsstiftes 12 an.
Dadurch ist die Motoran triebswelle 1 über die Zahnräder 103 und 42, die Schleppfeder 44 und die Zahnräder 38 und 37 so wie den Träger 107, an welchem, wie bereits er- wähnt, der Kupplungsstift 12 mit der :elektromagne- tischen Einrichtung befestigt ist, mit der Abtriebs- welle 6 starr verbunden.
Die Spiralfeder 4 ist aufge laden und der Schaltarm 15 legt den in der Fig. 6 nicht dargestellten Umschaltkontakt 17 des Hilfs schalters 16 an den ihm zugehörigen feststehenden Kontakt 19 .an.
Der Endschalter 30 ist geschlossen und der Endschalter 29 offen. Die elektrische Steuerung der Einrichtung geht bei Eintreffen eines Steuerimpulses in gleicher Wei se vor sich, wie vorstehend bereits beschrieben. Da die Motorantriebswelle I mit der Abtriebswelle 6 starr verbunden ist, wird das mit ihr verbundene mechanische bzw. hydraulische Stellglied bei ein treffenden Steuerimpulsen in seine Arbeitsstellung gebracht.
Hierbei wirken insbesondere der Kupp lungsstift 12 als auch die Schleppfeder 44 .als die die Motorantriebswelle 1 und die Abtriebswelle 6 und die Spiralfeder 4 als verbindende Teile, und zwar ungeachtet, welche Drehrichtung die Motoran- triebswelle hat.
Bei Spannungsausfall wird der Elektromagnet 9 stromlos, der Kupplungsstift 12 gibt den Windflü- gel 36 frei und die aufgeladene Spiralfeder 4 kann sich nunmehr, .abgestützt mit ihrem einen Ende 5 auf der Motorantriebswelle 1 mit ihrem anderen Ende 6 über denn Träger 107 auf die Abtriebswelle 6, in ihre Ausgangslage zurückdrehen.
Durch die Drehbewegung des Trägers 107 läuft das lose auf der Achse 39 gelagerte Zahnrad 42 auf dem nun feststehenden Zahnrad 103 ab und überträgt seine Drehbewegung über die Schleppfeder 44 auf die Achse 39, so dass sich auch diese mitdreht und über die Zahnräder 38, 37 den Windflügel 36 be tätigt, durch dessen Luftwiderstand über die vorer wähnten Teile einem plötzlichen Entspannen der gespeicherten Spiralfeder 4 entgegengewirkt wird.
Nach Rückkehr der Netzspannung wird der Elektromagnet 9 erregt und Kupplungsstift 12 wie der betätigt. Gleichzeitig dreht sich durch entspre chendes Umschalten des Hilfsschalters<B>16</B> die Mo torantriebswelle 1 bei Stillstand der Abtriebswelle 6 in ihre Ausgangslage zurück, wobei nunmehr .die Spiralfeder 4 wieder aufgeladen wird.
Der Kupp- lungsstift 12 liegt jetzt wieder am Windflügel 36 an, bewegt .diesen jedoch nicht, da der Träger 107 still steht. Durch die Drehbewegung der Motorantriebs welle 1 wird das Zahnrad 103 gedreht, welches mit dem lose auf der Achse 39 gelagerten Zahnrad 42 kämmt. In dieser Drehrichtung rutscht die Schlepp- feder 44 auf der Achse 39, die stillsteht.
Somit kann sich das Zahnrad 42 ungehindert drehen.
Ein besonderer Vorteil der beschriebenen Null- s:pannungs-Rückstelleinrichtung gegenüber den be kannten Einrichtungen ist, dass bei .ihr das An triebsdrehmoment des Motors nicht vermindert wird und daher dessen volles Nenndmehmoment zum Verstellen des Stellgliedes verfügbar ist.
Dies ist auch deshalb beachtenswert, weil nunmehr die Spiralfeder, welche die Rückstellung des Stellglieds bei Spannungsausfall bewirkt, sehr kräftig, und zwar bis zum vollen Antriebsdrehmoment ausgelegt werden kann. Das Antriebsdrehmoment wirkt nur dann auf die Spiralfeder ein, wenn diese nach der Rückstellung des Stellgliedes infolge .eines Span nungsausfalles aufgeladen wird.
Daraus ergibt sich, dass die Spiralfeder ungeachtet des jeweiligen Be triebszustandes des Stellgliedes stets aufgeladen bleibt und nicht bei jedem Arbeitszyklus von neuem aufgespeichert werden muss. Ausserdem erfolgt die Aufladung der Spiralfeder bei ausgekuppelter Be- lastung. Es ist daher nicht nur möglich,
mit einem kleineren Mcitor leine grössere effektive Versteh kraft für das Stellglied zu erzielen, sondern, es kann darüber hinaus auch die als Rückstelleinrichtung wirkende Spiralfeder kräftiger ausgeführt sein, wo mit ein sicheres und schnelles Zurückstellen des Stellglieds in seine Ausgangslage bei Spannungs ausfall gewährleistet ist.
Zero voltage reset device on an electromotive drive for a mechanical or hydraulic actuator. In known electrical drives for me mechanical actuators, such as valves, air flaps, etc., it is necessary in many cases that the actuator verbun with its drive in its power failure Starting position,
which can be either the closed or open position, is returned. For this purpose, the drives are provided with an energy store, which returns the actuator to its starting position in the event of a power failure. A spiral spring is preferably used as an energy store,
which is fastened with its inner end to the drive shaft and with its outer end to an output shaft.
As soon as the output shaft rotates in the working direction of the actuator, the spiral spring is pretensioned, while the spiral spring relaxes when the drive shaft rotates in the other direction. The rotation of the.
Drive is limited by fixed stops. After switching on the electric motor drive, its output shaft is rotated up to one of the two stops, whereby the actuator either opens or closes and remains in this position as long as the motor remains switched on.
If the mains voltage fails, the spiral spring tensioned by the rotation of the drive shaft resets the motor, the gear unit and the output shaft together with the actuator to the other stop, i.e. to the original statement of these parts, so that now the actuator is closed or opened again.
As is known, the output angle of rotation is advantageously limited by two limit switches, each of which is arranged on a stop and through which the motor is switched on or off.
switched off and a magnetic brake is accordingly switched on and off at the same time,
so that the latter holds the gearbox and via this the mechanical actuator in its respective position in the switched-on state and with the motor switched off and with the mains voltage present. In the event of a power failure, the magnetic brake is de-energized and the tensioned spiral spring sets the transmission <RTI
ID = "0001.0103"> return to the starting position with the output shaft including actuator to the other stop.
In order to free the spiral spring from the unnecessary engine load when the actuator is reset, it has been proposed to arrange a magnetic coupling between the engine drive shaft and the output shaft.
so that, in the event of a power failure, this magnetic coupling separates the motor drive shaft from the output shaft and the spiral spring only needs to move the output shaft up to the stop m = backing that defines its initial position, without any motor load.
Since one end of the spiral spring is attached to the drive shaft as an energy store, as has already been explained above, the restoring force of the spiral spring acts continuously on the drive shaft, even when the mechanical actuator is in the rest position.
so that the required motor power when adjusting the actuator must first overcome the return force of the spiral spring.
Accordingly, an amount remains as the available torque that is smaller by the restoring torque, which is generally only about 25 to 30% of the torque that is otherwise available.
In addition, it is very disadvantageous that the restoring force of the spiral spring always acts on the mechanical actuator during the control process and must ensure that the restoring force is adequately stored in the spiral spring even in its initial position.
The invention avoids the disadvantages mentioned in that the spiral spring is connected at one end to a drive part attached to the motor drive shaft and at its other end to a housing part attached to the drive shaft and the drive part and the housing part by
an electro-magnetically or electro-thermally actuable coupling device are releasably coupled to one another, and that contacts of an auxiliary switch controlled by the motor drive shaft are provided with the drive shaft.
With the aid of the drawing, two exemplary embodiments are explained.
They show: FIG. 1 a zero-voltage reset device with a wound coil spring in a schematic representation:
in section, Fig. 2 is a plan view of the device in its rest position, according to the section line A-A in Fig. 1, Fig. 3 is a plan view of the device as in Fig. 2, but in its operating position,
4 shows a plan view of the device as in FIG. 2, but in the position in the stop position in the event of a power failure;
5 shows an electrical circuit diagram of the reset device and FIG. 6 shows a zero-voltage reset device with a wind blade, in a schematic representation in section.
In FIGS. 1 to 6, the same reference numerals have been used for the same parts. In Fig. 1, a motor drive shaft 1 of a Mo sector 2 is connected to a drive part designed as a flange 3,
to which a spiral spring 4 is attached with its inner end 5. An output shaft 6 is arranged axially to the motor drive shaft 1, which has a mechanical or
hydraulic actuator actuated. On the output shaft 6, a housing part 7 is fixed angeord net, to which the outer end 8 of the spiral spring 4 is attached.
The housing part 7 is pot-shaped - and the output shaft 6 is so far away from the motor drive shaft 1 in the axial direction that
that the hub of the flange 3 protrudes into the interior of the housing part 7. In the present exemplary embodiment, the spiral spring 4 is fastened with its end 5 on the hub of the flange 3 and with its outer end 8 on the inner wall of the housing part 7 which is axially parallel to the two shafts 1, 6.
An electromagnetic device is provided on the flange 3, which actuates a coupling device. The electromagnetic device consists of an electromagnet 9, a stop 10 and an armature 11, which acts on the coupling device,
which according to the present embodiment is a clutch pin 12, acts. Instead of a clektromagneti- see device for actuating the coupling device, an electrothermal device can also be used.
The coupling pin 12 is so long that when the armature 11 is tightened, its free end can snap into an opening 13 in the wall of the housing part 7 and when the electromagnet 9 is de-energized, in which the armature 11, as FIG. 4 shows , is pressed against the stop 10 by a spring 14, disengages from the opening 13 again.
Through the coupling pin 12, the flange 3 and the housing part 7 can thus be releasably coupled to each other. Furthermore, the flange 3 has a switching arm 15, which actuates an auxiliary switch 16 provided in the housing part 7, which is designed as a switch and a switch contact 17 and two fixed contacts 18, 19 has. The changeover contact 17 is a spring contact, wel cher in the rest position of the changeover switch:
the stationary contact 18 is applied. On the outer wall of the housing part 7, a nose 20 is also introduced, which processed with a stop 21 of a bracket 22 attached to the motor 2 together. For a better overview, the electromagnetic device, the auxiliary switch 16 with the switching arm 15 and the nose 20 and the stop 21 are not shown in FIG.
In Fig. 5, which represents the electrical control part of the resetting device, the motor 2 is connected to feed lines 0, P via power lines 23, 24, with the motor 2 being connected directly to feed line 0 via power line 23 and via line 24 is connected to the feed line P via several switches. These switches are a control switch 25, two limit switches 29, 30 and an auxiliary switch 16.
The control switch 25 is a changeover switch which sets the motor 2 to the feed line P in a manner known per se, depending on the contact of its changeover contact 26, with one of two fixed contacts 27, 28 for one or the other direction of rotation.
Through the control switch 25, the power line 24 is divided into two conductors 31, 32, each of which is decisive for a direction of rotation of the motor 2, wherein the limit switch 29 in the conductor 31 and the auxiliary switch 16 are provided in the conductor 32. The limit switches 29, 30 have the function of switching off the motor 2 when the mechanical actuator is in a certain position.
In the present exemplary embodiment, the limit switch 29 separates the motor 2 when the actuator is closed and the limit switch 30 when the actuator is completely open RTI ID = "0002.0221" WI = "14" HE = "4" LX = "1717" LY = "2451" > Actuator from feed line P. The auxiliary switch 16 is switched on in the Lei ter 32 between the fixed contact 27 of the control switch 25 and the limit switch 30 and divides the conductor 32 into two Stromwe ge 33, 34 on.
In the switch position 17-19 (operating position) of the changeover contact 17 of the auxiliary switch 16 and in the switch position 26-27 of the changeover contact 26 of the control switch 25, the conductor 32 is continued through the current path 34 and the motor 2 with the limit switch 30 closed for one direction of rotation is applied to the feed line P. In the switching position 18-l7 of the changeover contacts 17 des
Auxiliary switch 16, the conductor 32 continues through the current path 33, which bridges the limit switch 29, whereby the motor 2 for the other direction of rotation is connected to the feed line P via the control switch 25. The switching position 18-17 takes the Umsahaltekontakt 17 in the event of a power failure, as will be explained below.
The mode of operation of the device described is as follows: When the device is in the rest position, as FIG. 2 shows, the coupling pin 12 is located with its free end in the opening 13 when the electromagnetic device is excited.
As a result, the motor drive shaft 1 is rigidly connected to the output shaft 6 via the flange 3, the coupling pin 12 and the housing part 7. The spiral spring 4 is stored and the switching arm 15 has placed the changeover contact 17 of the auxiliary switch 16 on the stationary contact 19. The limit switch 30 is closed and the limit switch 29 is open.
The retraining contact 26 of the control switch 25 is in the middle position.
When a control command arrives, the changeover contact 26 of the control switch 25 closes the fixed contact 27 and thus sets the motor 2 via the conductor 32, the contacts 17, 19 of the auxiliary switch 16, the current path 34, the closed limit switch 30, for the working direction of the mechanical Actuator, to the feed line P. This means that motor 2 is connected to the mains voltage and begins to rotate in the working direction of the mechanical actuator.
Since the motor drive shaft 1 is rigidly connected to the output shaft 6 by the coupling pin 12, when the Mo sector 2 starts up, its entire torque is immediately transmitted to the output shaft 6. The motor 2 transmits its rotational movement via the motor drive shaft 1 and the output shaft 6 to the mechanical actuator, which is thereby brought into its operating position ge.
At the start of the rotary movement of the motor 2, the limit switch 29 is closed, so that now each of the two limit switches 29 and 30 is electrically connected to the fixed contact 27 and 28 assigned to it in the control switch 25, and the control switch 25 is connected by the corresponding Switching over its changeover contact 26, the rotary movement of the motor 2 and .somit can control the movement of the mechanical actuator in one direction or the other.
As soon as the mechanical actuator has reached its end position, as shown in FIG. 3, the limit switch 30 is opened and the motor 2 comes to a standstill. Since the moitor drive shaft 1 is rigidly connected to the output shaft 6:
on the other hand, after the motor 2 has been switched off, no force acts on the motor drive shaft 1, as is the case, for example, with the known devices due to the accumulator spring, no additional force, e.g. Magnetically controlled, auxiliary device required for the motor shaft.
In the event of a power failure, the electromagnet 9, which is constantly at voltage 0, P, is de-energized, and the spring 14 presses the armature 11 against the stop 10, whereby the coupling pin 12 slides out of the opening 13, so that the motor drive shaft 1 and the output shaft 6 can be uncoupled.
Since the spiral spring 4, as mentioned above and will be explained in more detail below, was already charged, it can now relax and rotates the output shaft 6 and with this the mechanical actuator back into the starting position. This starting position is determined by the stop 21 seen on the bearing bracket 22 in front of which the nose 20 arranged on the housing part 7 comes to rest in the starting position of the output shaft 6,
so that it cannot turn any further. The motor drive shaft 1 remains in the position wel che it had assumed before the voltage drop.
Due to the reverse rotary movement of the output shaft 6, the changeover contact 17 of the auxiliary switch 16 is removed from the switching arm 15, which had previously held the changeover contact 17 pressed against the stationary contact 19,
solved and fe changed back on the fixed contact 18. The device thus assumes the position shown in FIG. 4 after a voltage failure and turning back the output shaft: le 6 in its starting position.
The electromagnetic device is now de-energized, the coupling pin 12 is pulled out of the opening 13, the spiral spring 4 is relaxed and the auxiliary switch 16 with its changeover contact 18 is placed.
After the return of the voltage .and with IN ANY open control command: the motor 2 is switched on via the control switch 25, the auxiliary switch 16 and the current path 33 and also restores the motor drive shaft 1 to the initial position. The return spring or Spi ralfeder 4 is tensioned again.
In addition, the electromagnetic device is excited again, the armature 11 is attracted and the coupling pin 12 with its free end against the inner wall. the Ge housing part 7 pressed.
The rotation of the flange 3 connected to the motor drive shaft 1 grinds the end of the coupling pin 12 on the inner wall of the housing part 7 until its free end engages in the opening 13 provided in the housing part 7 in the starting position of the motor drive shaft 1. In addition, the switching arm 15 has been turned so far that it shifts the switchover contact 17 of the auxiliary switch 16 from the contact 18 back to the contact 19.
As a result, the motor circuit is switched over, the limit switch 29 is opened in the initial position of the device and the limit switch 30 is closed, so that the stop position of the device is present again and the control program can start again.
In a further embodiment of the invention, a zero voltage reset device is shown in Fig. 6, which according to the same principle arbei tet as the device described above,
However, in deviation from this, it has been expanded with additional mechanical parts. In addition, the drive part designed as a flange 3 and the housing part 7 then have a different shape.
The coupling device is arranged here on a drive part which is fastened to the output shaft 6 and designed as a carrier 107. With this zero voltage reset device it is:
On the one hand, it is possible to operate the coupling device, which here also consists of the coupling pin 12, with relatively little force and, on the other hand, to prevent it,
that the output shaft 6 after decoupling by the coupling pin 12 from the motor drive shaft 1 according to the force stored in the spiral spring 4 is suddenly rotated back into its starting position. This zero voltage feedback device has a wind vane 36 as additional mechanical parts:
to which a gearwheel 37 is flanged axially, which meshes with a gearwheel 38, the axis 39 of which is mounted in two plates 40, 41 of the carrier 107. A gearwheel 42 is loosely mounted on the axle 39 and meshes with a drive part which is pressed onto the motor drive shaft and which is designed here as a gearwheel 103.
A drag spring 44 is also arranged on the axis 39, said drag spring comprising the axis 39 and the end of which is attached to the gearwheel 42. As a result, the drag spring 44 acts for the direction of rotation of the axis 39 for the gear 38 attached to it as a freewheel device, so that the parts 36, 38, 39 have not been driven in this direction of rotation,
while for the other direction of rotation the drag spring 44 acts as a clutch and the parts 38, 39 rotates.
In FIG. 6, the device is shown in its starting position. When the electromagnet 9 is energized, the wind vane 36 is at the free end of the coupling pin 12.
As a result, the motor drive shaft 1 is connected via the gears 103 and 42, the drag spring 44 and the gears 38 and 37 as well as the carrier 107 to which, as already mentioned, the coupling pin 12 with the electromagnetic device is attached, rigidly connected to the output shaft 6.
The spiral spring 4 is loaded up and the switching arm 15 sets the changeover contact 17, not shown in FIG. 6, of the auxiliary switch 16 to the fixed contact 19 associated with it.
The limit switch 30 is closed and the limit switch 29 is open. When a control pulse arrives, the electrical control of the device takes place in the same way as described above. Since the motor drive shaft I is rigidly connected to the output shaft 6, the mechanical or hydraulic actuator connected to it is brought into its working position when the control pulses hit.
Here, in particular, the coupling pin 12 and the drag spring 44 act as the connecting parts of the motor drive shaft 1 and the output shaft 6 and the spiral spring 4, regardless of the direction of rotation of the motor drive shaft.
In the event of a power failure, the electromagnet 9 is de-energized, the coupling pin 12 releases the wind vane 36 and the charged spiral spring 4 can now, supported with its one end 5 on the motor drive shaft 1, with its other end 6 via the carrier 107 on the output shaft 6, turn back to its original position.
As a result of the rotary movement of the carrier 107, the gear 42, which is loosely mounted on the axle 39, runs on the now stationary gear 103 and transmits its rotary movement via the drag spring 44 to the axle 39, so that this also rotates and via the gears 38, 37 Wind blades 36 be actuated, through the air resistance of which a sudden relaxation of the stored spiral spring 4 is counteracted via the parts mentioned above.
After the mains voltage returns, the electromagnet 9 is energized and the coupling pin 12 is actuated again. At the same time, when the output shaft 6 is at a standstill, the motor drive shaft 1 rotates back into its starting position by switching the auxiliary switch 16 accordingly, with the spiral spring 4 now being charged again.
The coupling pin 12 now rests against the wind vane 36 again, but does not move it because the carrier 107 is stationary. The rotary movement of the motor drive shaft 1 rotates the gear 103, which meshes with the gear 42 loosely mounted on the axis 39. In this direction of rotation, drag spring 44 slides on axis 39, which is stationary.
Thus, the gear 42 can rotate freely.
A particular advantage of the described zero voltage resetting device compared to the known devices is that with .ihr the drive torque of the motor is not reduced and therefore its full nominal torque is available for adjusting the actuator.
This is also worth noting because the spiral spring, which resets the actuator in the event of a power failure, can now be designed to be very powerful, specifically up to the full drive torque. The drive torque only acts on the spiral spring when it is charged after the actuator has been reset as a result of a voltage failure.
This means that the spiral spring remains charged regardless of the operating state of the actuator and does not have to be stored anew with each working cycle. In addition, the spiral spring is charged when the load is disengaged. It is therefore not only possible
With a smaller Mcitor leine to achieve greater effective understanding force for the actuator, but it can also be made stronger as a return device, where a safe and quick return of the actuator is guaranteed in the event of a power failure.