CN209943635U - 具有安全调节功能的调节装置 - Google Patents

Abstract

本实用新型涉及一种具有安全调节功能的调节装置，用于操作用于调节工艺生产设备的工艺流体流的调节件如阀件，包括用于提供调节件操作用转矩的电动机如无刷式直流电动机、用于将该电动机连接至该调节件以将转矩从该电动机传递给该调节件的转矩传递连接装置和强制调节机构，其中该转矩传递连接装置包括电机轴、传动机构最好是多级行星齿轮传动机构和输出轴且没有可分离的离合器，该强制调节机构如尤其是机械弹簧储能机构且将使该调节件进入安全位置的强制作用传入该转矩传递连接装置中。

Description

具有安全调节功能的调节装置

技术领域

本实用新型涉及具有安全调节功能的调节装置(Stellgeraet)用于操作调节件如阀件，该调节件用于调节工艺生产设备的工艺流体流。具有安全调节功能的调节装置能够用于在紧急情况下例如在断电时使用于调节工艺流体流的调节件进入可控的紧急位置。阀件的紧急位置例如可以是全开阀位或全闭阀位。根据前言的调节装置被用在工艺生产设备例如化工设备如石化设备、食品加工设备如啤酒厂、发电厂如核电厂等中。为了控制敏感的工艺过程，在这样的设备中必然需要可靠排除不受控制的运行状态的出现。当在工艺生产设备内若干部件、组件或工作过程出现故障时，具有安全调节功能的调节装置用于保证例如通风阀按照规定处于紧急位置。

背景技术

根据前言的具有安全调节功能和电动调节驱动装置的调节装置例如由DE19519638A1公开了。这种已知的调节装置包括具有安全调节功能的阀调节驱动装置用于操作所述阀。在已知的调节装置中设有转动方向可掉转的驱动电机，其驱动力通过传动机构可作用于阀操作用推杆。

该调节装置还包括电磁致动器或离合器和作用于推杆的弹簧储能机构，其在调节装置的正常工作中通过电磁致动器或离合器的作用与驱动电机相连。当电流供应出现故障时，在已知的调节装置中的阀出于安全考虑可被置入一个规定的、一般是关闭的阀位置，做法是在电动机和推杆之间的电动离合器被分离，从而弹簧储能机构作用于推杆以将阀送入其规定的(关闭)位置。在已知的调节装置中，驱动电动机被设计成它提供足够大的最小转矩以使调节件尽管有弹簧储能机构的将调节阀挤压向关闭位置的持续作用也运动到规定位置。已知的调节装置在实际应用中已得到证明且深受喜爱。但人们希望以较小的结构空间来提供已知调节装置的功能性，在这里，调节装置的购置成本和维修费用应该尽量低。

实用新型内容

本实用新型基于如下任务，提供一种具有安全调节功能的调节装置，其克服现有技术的缺点并且在此尤其减小所需结构空间，最好同时保持或降低购置和运营成本。

据此，规定一种具有安全调节功能的调节装置，用于操作用于调节工艺生产设备如化工设备如石化设备、食品加工设备如啤酒厂、发电厂如核电厂等的工艺流体流的调节件如阀件。本实用新型的调节装置包括电动机如无刷直流电动机(BLDC)用于提供用于操作调节件的转矩。该电动机优选包括一个转子和一个定子。所述转子和/或定子分别包括至少三个磁线圈。所述电动机和/或定子可以具有至少一个永磁体。该电动机尤其能以1500转/分钟以上、优选3000转/分钟以上、尤其最好是10000转/分钟以上的转速且最好是额定转速运行。另外，本实用新型的调节装置包括用于将电动机连接至调节件以便将转矩从电动机传递至调节件的转矩传递连接装置。转矩传递连接装置包括电机轴、传动机构且最好是多级行星齿轮传动机构和输出轴(Abtriebswelle)。该转矩传递连接装置尤其是电动机与调节件的运动学关联机构并包括在电动机和调节件之间起作用的所有的转矩传递部件。

该转矩传递连接装置没有可分离的离合器。转矩传递连接装置优选由电机轴、传动机构和输出轴构成。电机轴最好是电动机的唯一轴且从电动机壳体伸出。驱动轴或电机轴可以在其轴向上穿入电动机。尤其可以想到的是，最好在轴向上紧接在电动机之前和/或之后设有滚动轴承且尤其是球轴承以支承电机轴。该传动机构优选以减速器(Untersetzungsgetriebe)形式构成。它可以是一级行星齿轮传动机构或多级行星齿轮传动机构。该传动机构最好是非自锁的。整个转矩传递装置最好是非自锁的。该转矩传递装置的传动机构且最好是行星齿轮传动机构优选被设计用于将超过360°、超过720°、超过1440°、超过3600°或甚至超过7200°的电动机转动转换为例如小于180°、最好小于135°、尤其小于90°的较小的从动侧转动运动。该转矩传递装置的传动机构优选为了减速驱动侧电动机转动按照500:1、1000:1或5000:1的减速比转换或转换成从动侧转动运动。替代地或附加地，转矩传递装置可以具有正齿轮传动机构或至少一个正齿轮传动级。转矩传递连接装置可以包括用于将旋转的输出轴运动转换为平移的调节件运动的旋转-平移转换传动机构。或者，尤其呈旋转阀形式的调节件可以无需转换旋转运动至平移调节运动地被操作。该调节件优选是阀件，其中，调节件可以包括真正的阀件体以及一件式或多件式阀杆。由两个以上的最好相互同轴布置且用一个或多个杆连接件组装的杆段构成的多件式阀杆常被用来简化阀件的安装或调准。

电动机优选具有三相绕组且可通过例如包括微控制器或微处理器的控制电子装置来控制。该电动机具有最好是永磁性的电动机，其具有预定数量的永磁体，其数量可对应于绕组线圈的绕组数量。电动机最好包括具有至少一个永磁体的转子和连接至绕组的电磁体的定子。本实用新型的调节装置还包括强制调节机构如尤其是机械弹簧蓄能机构、尤其是旋转弹簧蓄能机构，其将用于使调节件进入安全位置的强制作用传递入转矩传递连接装置。

通过无离合器的转矩传递连接装置，电动机和从动件总是处于转矩传递连接中。根据运行状况，在本实用新型的调节装置中不会出现转矩传递连接装置的断开。本实用新型的调节装置服务于基本无转矩的断电电动机，其不阻止强制机构迫使调节驱动装置进入其安全位置。不同于具有服务于传动机构尤其是减速器以将转矩从电动机传递至输出轴的安全调节功能的调节装置总是需要离合器以在安全情况下使输出轴脱离传动机构或电动机以便强制机构能将输出轴带入安全位置的常见做法，事实出乎意料地证明了采用尤其是与行星齿轮传动机构相结合的电动机允许无需可分离的离合器就可实现安全调节功能。归功于出乎意料的认识，本实用新型调节装置结构可以放弃离合器并且节约了离合器所需的结构空间。同样，用于购买和安装离合器的费用可得以避免。但还保持可靠的安全调节功能不受限制地存在。

根据本实用新型的调节驱动装置的一个优选实施方式，该电动机作为预定工作状态具有驱动状态、持位状态、制动状态和/或空转状态。根据一个相应的改进方案，该调节装置包括用于促成电动机预定工作状态的电动机控制电子装置。驱动状态例如可以包括电动机的电磁线圈或电磁体的轮流的且最好成对的控制，优选以轮流顺序，以给永磁性定子(或转子)传送转矩，使得电动机执行驱动运动。电动机优选具有多相且尤其三相的绕组并且可通过例如包括模拟块电路、微控制器或微处理器的控制电子装置来控制。在具有多相绕组的电动机情况下，多个线圈可以组成线圈组地配属给每个绕组相。该控制电子装置最好可以设计用于共同地和/或以相同的控制信号来控制一个线圈组的线圈。尤其该控制电子装置可设计用于与其它线圈组无关地控制每个线圈组。

在电动机的持位状态中，电动机的线圈或电磁体或线圈组可以用恒定的持位电流来控制。在持位状态中，一对尤其径向完全对置的线圈、两对尤其径向完全对置的线圈或更多对分别尤其径向完全对置的线圈以持位电流被控制，在这里，最好个别限定线圈对持位电流。在持位状态中，一个线圈组、两个线圈组或更多线圈组能以持位电流来控制，其中，最好线圈组持位电流以分组形式被单个限定。第一对线圈或第一线圈组能以第一持位电流来控制，第二对线圈或第二线圈组可以获得第二持位电流。通过这种方式，定子可以被迫处于相对于电动机转子的预定位置。定子最好可以在持位状态中相对于电动机转子处于如下角位，其对应于对置作用的磁体(电磁体和/或永磁体)的角位。通过最好相邻的多对各自对置的电磁体或多个相邻线圈组的控制，也还可以调节出用于电动机的这种位置，其位于相邻的电磁体对或电磁体组的角位之间。最好设有角位传感器装置，其向电动机控制装置通知定子相对于转子的实际角位，从而电动机控制电子装置能根据该角位产生用于一对线圈的持位电流或用于多对线圈的持位电流。在电动机的制动状态中，电动机可被设计用于针对例如可由强制机构促成的转动运动产生制动作用，最好借助一对或多对线圈的控制且优选根据定子相对于转子的转动位置和/或转动运动。一个或所有线圈对可针对制动状态被短路。为了获得可控的制动作用或规定的阻尼作用，一对线圈、两对线圈或多对线圈或所有线圈对可以借助电动机控制电子装置被周期性(脉冲形式)短路。电动机控制电子装置可以针对制动状态采用角位传感器装置，其检测定子相对于转子的实际角位以便相应控制这个或这些线圈对。

在空转状态中，电动机的线圈最好可以被断电。在空转状态中，电动机的阻力矩最好近似为0Nm，尤其小于由强制调节机构通过转矩传递连接装置在电动机上提供的转矩。只有当借助转矩传递连接装置的传动机构的减速效果显著时，才利用电动机的空转状态保证了没有从电动机侧提供给该转矩传递连接装置足够大的转矩，其在考虑减速器情况下可能足以抵抗强制机构尤其是复位弹簧的复位作用。在空转状态中，电动机控制装置的电动机控制电子装置或许可以提供低电压或小电流，其造成如下的驱动转矩，即该驱动转矩低于一个转矩阈值，该转矩阈值会促成电动机与传动机构一起产生关于强制机构的锁止作用。优选地，所述电动机控制电子装置和/或调节装置控制电子装置在持位工作状态和/或制动工作状态中未使用机械制动器或电磁制动器，但起到制动器作用的电动机本身例外。

该电动机控制电子装置以适合信号传输的方式与电动机的线圈或电磁体相连。该电动机控制电子装置可以具有角位传感器装置，其检测电动机的定子相对于转子的相对角位。该电动机控制电子装置可以具有微控制器、微处理器等。电动机的控制电子装置可以具有尤其最好带有用传感器控制的块换向器的变频器。控制电子装置的变频器可以包括无需微控制器的简单块换向器。控制电子装置可以包括用于换向控制的微控制器。控制电子装置可以具有用于控制至少一个线圈的MOSFET、变压器、继电器等。控制电子装置可以适于传输信号地与用于检测转子相对于定子的角位的传感器相连。也可以想到的是该控制电子装置一般没有与角位传感器装置尤其是传感器的信号传输连接。该电动机可以用传感器来控制或是无传感器的。用传感器来控制的电动机包括至少一个用于检测转子相对于定子的角位的传感器，其中控制电子装置设计用于根据测定的转子相对于定子的角位来控制绕组(Drehstromwicklung)的电磁体。也可以想到该电动机具有包括永磁体的定子和包括电磁体的转子。最好如此设计该电动机，持位转矩在电动机未通电状态中等于0Nm或者基本等于0Nm，最好是小于由强制调节机构尤其通过转矩传递连接装置在电动机上提供的转矩。该电动机最好可通过控制电子装置被如此配置，恰好一个线圈、恰好两个线圈、恰好三个或更多的线圈可以用持位电流尤其同时地被控制。

根据本实用新型的一个优选改进方案，该电动机控制电子装置具备用于检测电动机实际角位的角位传感器装置如磁敏传感器，且该电动机控制电子装置设计成在考虑其实际角位情况下操作该电动机。通过这种方式，例如可以获得电动机的规定保持位置、规定驱动转矩或制动转矩、规定驱动运动速度或制动运动速度或加速度。尤其是该电动机控制电子装置以及或许下级或上级的调节装置控制电子装置可以采用角位传感器装置来精确定位该调节装置的调节件、尤其是阀件。通过这种方式，可以采用准确的传感器装置用于精确控制调节件位置，尤其在采用借此将电动机驱动轴上的大位移转换为调节件的小调节位移的减速器情况下。

通过该电动机控制电子装置为了操作电动机而考虑其实际角位且最好是定子相对于转子的角位，该电动机控制电子装置可以给匹配于该实际角位或实际角度位置的线圈通电以便能提供尽量大的转矩例如以便在任何每个相对角位上提供持位力。

根据本实用新型调节驱动装置的一个优选实施方式，该电动机具有至少一个工作状态如空转状态或制动状态，在所述状态中电动机转矩小到使调节件可以在转矩传递连接装置不中断情况下通过强制调节机构被置入安全位置，在此，尤其该电动机在空转状态中未通电或者被供应小于极限值的低电压。该极限值可以被称为保持极限值。当供给电动机的电压所提供的转矩足以在定子相对于转子的最佳相对角位上提供足够的阻力矩时，达到该保持极限值，该阻力矩与传动机构一起造成如此高的与强制调节机构转矩相反的阻力矩，即该强制调节机构没有造成调节件运动到其安全位置。在该相对角位对于获得最大效率是最佳的情况下确定下保持极限值。可以限定一个上保持极限值，其在定子相对于转子的另一个且最好是任一个相对角位上且尤其在带来最不利的或最低的效率的相对调节时还是施展与传动机构相结合的自锁作用。当电流低于下保持极限值时总是保证调节装置能空转至其安全位置。

根据本实用新型调节驱动装置的一个优选实施方式，该调节装置具有持位状态，在该持位状态中该电动机尤其被供给低电压且克服强制调节机构作用地将调节件保持在一个恒定位置上。该调节驱动装置且尤其是强制调节机构可以在一定的保持误差范围如滞后范围内接受电动机的转矩，而没有进行调节件运动。在持位工作状态中，电动机如此被电动机控制电子装置控制，即提供足够高的转矩以避免使调节件因强制调节机构的力进入其安全位置。在持位状态中，该电动机控制电子装置以控制电流控制该电动机，该控制电流产生如下转矩，其没有克服强制调节机构的朝向一个工作位置的作用地使调节件离开该安全位置。在持位工作状态中，电动机控制电子装置或调节装置控制电子装置最好没有将机械制动器或电磁制动器投入使用，但起到制动器作用的电动机本身例外。借助角位传感器装置，可以检测电动机的定子相对于转子的相对实际角位，从而该电动机控制电子装置可以如此控制电动机，即仅一对尤其是完全对置的线圈被通电，或者最好相邻的两对分别尤其完全对置的线圈被通电，以实现电磁持位力且因而在电动机的规定径向上相对于该转子保持该定子。

根据调节驱动装置的一个优选改进方案，该电动机控制电子装置设计用于为了促成持位状态而以尤其恒定的和/或连续的持位控制电流操作电动机的至少一个线圈和/或至少一对最好对置的线圈和/或至少一个线圈组。尤其是该电动机控制电子装置恰好操作一个线圈或一对线圈或一个线圈组。

根据本实用新型的一个优选实施方式，该电动机在制动状态中施加一转矩，该转矩减小该调节件通过强制调节机构被置入安全位置的速度。

根据本实用新型的一个优选改进方案，该电动机控制电子装置为了促成制动状态而暂时地、尤其短期地和/或周期性地将电动机的至少一个线圈短路。

根据本实用新型的一个优选改进方案，该电动机设计用于在制动状态中起到发电机作用并且尤其输出能量至蓄能机构如蓄电池或电容器。

根据本实用新型调节驱动装置的一个优选实施方式，该调节驱动装置设计成没有持位制动器和/或没有离心力制动器，尤其没有任何制动器。

根据本实用新型调节驱动装置的一个优选实施方式，(其一)该电动机、(其二)该转矩传递连接装置和(其三)该强制调节机构相互同轴布置。尤其是转矩传递连接装置的同轴布置不仅涉及其电机轴，也涉及其最好呈多级行星齿轮传动机构形式的传动机构还有其输出轴。一偏心轮可以同轴地安置在转矩传递连接装置尤其是输出轴上，以便线性操作调节件。

附图说明

本实用新型的其它的优点、特征和性能通过以下结合附图对本实用新型优选实施方式的说明而变得清楚明白，其中：

图1是根据第一实施方式的本实用新型调节驱动装置的剖视图，

图2a是用于控制电动机处于驱动状态的示意图，

图2b是用于控制电动机处于持位状态的示意图，

图2c是用于控制电动机处于制动状态的示意图，和

图3是根据第二实施方式的本实用新型调节驱动装置的剖视图。

附图标记列表

1,101 调节装置；

3,103 电动机；

5,105 转矩传递连接装置；

7,107 弹簧；

11,111 往复活塞；

13 杆；

15 偏心轮；

16 支承轴；

21 控制电子装置；

23,25 半壳罩；

52,152 球轴承；

53,153 电机轴；

54 保持板；

55,155 传动机构；

57 输出轴；

61,71,81 传动级；

63,73,83 中心齿轮；

65,75,85 行星齿轮；

67,77,87 齿圈；

108 复位盘；

111a 往复活塞上部；

111b 往复活塞下部；

115 驱动主轴；

116 主轴传动机构；

117 主轴套；

123 传动机构壳体；

125 弹簧壳体；

A 轴线；

B 操作轴线；

B 操作方向；

E 偏心轮轴线；

M 电机轴线。

具体实施方式

如图1所示的本实用新型的调节装置总体带有附图标记1。根据图3的本实用新型的调节装置总体具有附图标记101。调节装置1或101作为主要组成部分地包括呈无刷直流电动机3形式且也可被称为所谓的BLDC电机的电动机、转矩传递连接装置5和在此以机械旋转弹簧储能机构7形式构成的强制调节机构。转矩传递连接装置5将驱动转矩从直流电动机3传递至未详细示出的阀件或其它调节件，其例如可用如图1所示的从动活塞11或如图3所示的从动活塞111被操作。针对调节装置1、101的相同的或相似的零部件，选择了加100的附图标记。

电动调节装置1具有轴线A，电动机3和转矩传递连接装置5的可转动部件绕该轴线同轴转动。以旋转弹簧储能机构7形式实现的强制调节机构也与轴线A同轴地布置。

电动机3与呈在此示例性所示的活塞11形式的线性从动件的运动学关联通过从电动机伸出的驱动轴53来实现，驱动轴驱动传动机构55、在此是三级行星齿轮传动机构，其中传动机构55具有呈偏心轮15形式的旋转-平移传动机构，其与调节驱动装置轴线A同轴地转动且具有偏心轮轴线E，用于平移操作从动活塞11的杆13铰接于此。

转矩传递连接装置5不包括可分离的离合器。转矩传递连接装置5总是提供在从动件(往复活塞11)和驱动件(电动机3)之间的运动学关联。根据运行情况，转矩传递连接装置5不会被中断。

在在此示意性所示的优选实施方式中，转矩传递连接装置5没有制动器。转矩传递连接装置5尤其不包括离心力制动器。转矩传递连接装置5优选不包括持位制动器。

从动活塞11的实际位置在调节装置1的情况下取决于力或转矩的情况，其一方面由电动机3提供，另一方面由旋转弹簧储能机构7提供。利用往复活塞11，例如可以操作如下的调节阀(未详细示出)，其应该在紧急状态中全开(或者替代地全闭)。弹簧储能机构7的复位力可以在此情况下被设计用于使偏心轮15例如沿逆时针方向(或顺时针方向)旋转，直到往复活塞11例如被置入最上方位置。以力配合和/或形状配合的方式与往复活塞11相连的阀能够相应地被置入例如在最上方的全开位置(或全闭位置)。

电动机3可以提供驱动转矩，其通过驱动轴53自电动机3被传入转矩传递连接装置5并通过输出轴57借助偏心轮13以线性调节力形式被传输至从动活塞11。阀件规定位置例如可被如此调节，实现在电动机转矩与弹簧7的复位转矩之间的平衡状态，或者做法是该电动机3被控制以到达规定的保持位置，在此，电动机的持位力尤其在考虑三级行星齿轮传动机构55的减速作用情况下造成抵制由复位弹簧7引起的运动的转矩传递连接装置5的锁止。

为了用于到达规定位置如全闭位置或在全闭位置和全开位置之间或者说在最上方从动活塞位置和最下方从动活塞位置之间的任一可调位置的操作运动，可以设有控制电子装置21，它控制电动机3以实现驱动轴3的运动和进而间接还有用于操作从动活塞11的杆13的运动。

在如图1所示的优选实施方式中画出的传动机构55是三级行星齿轮传动机构。电机轴53与第一传动级61处的中心齿轮63抗转动联接。第一传动级61包括位置固定地保持在调节装置壳体23上的齿圈67和三个或五个通过输出侧行星齿轮支架(Steg)相互联接的行星齿轮65。

第一传动级61的行星齿轮65的行星齿轮支架形成第二传动级71的中心齿轮73。第二传动级71包括位置不变地安装在调节装置1的壳体25上的齿圈77以及三个或五个通过形成第三行星传动级81的中心齿轮83的行星齿轮支架相连的行星齿轮。

调节装置1的壳体如在此所示地包括例如两个半壳罩23、25，它们通过法兰抗转动联接。所述壳罩能被称为电机壳罩23和偏心轮壳罩25，视它们所装载的主要部件而定。

电动机3位置固定地安装在电机壳体罩23中。抗转动安装有电动机3转子的驱动轴或电机轴53在轴向A上延伸穿过电动机3的壳体并在两侧紧邻电机壳体地各以一个球轴承52来保持，球轴承直接或间接支承在壳体23上。为了间接保持滚动轴承如球轴承52，保持板54或定位支座可设置在壳体23上，其横向于轴向A地被保持在壳体23外侧上且在近轴区域内具有用于球轴承52的容纳部。在容纳部处也可以支承电动机3的壳体。

第三传动级81具有在壳体25上固定不动的齿圈，行星齿轮85在齿圈中滚动，行星齿轮与偏心轮15连接且带动它。偏心轮15通过同轴的支承轴16支承，支承轴支承在壳体25上且也装有第二和第三传动级71、81的中心齿轮73、83。偏心轮15可绕支承轴16完成最好小于180°、尤其小于135°的转动，以使往复活塞11从下极端位置运动到上极端位置。在一个可选实施方式中可通过支承轴体16阻止此外超出的转动，支承轴体在到达止挡角度时与杆13最终止挡接触。

电动机3可转动超过360°。电动机3或电机轴53的旋转驱动运动通过传动机构55被减速并被转送至偏心轮15，从而电动机3为了从动活塞11的按规定的调节距离和偏心轮15的相应转动而结束大许多的驱动运动。由此，可以采用具有低转矩的快速转动式电动机用于大的输出力，这使得调节装置1的设计是合适的。同时，因使用多级行星齿轮传动机构而只需要小的结构空间。

如此平稳运行地设计传动机构55，它没有自锁。就是说，弹簧7的复位力通过传动机构55被传递至电机轴53。在停电或电动机3断电情况下电动机3空转工作，最好在消失不见的优选等于或几乎等于0Nm的低残余转矩情况下。

弹簧7的复位力与马达作用反向作用且将复位转矩经传动机构55传入电机轴53，电机轴根据弹簧作用7在残余转矩低或没有残余转矩时转动。当电动机3被断电时，它最好位于空转工作状态，在空转工作状态中没有或几乎没有转矩自电动机3作用于电机轴53。在电动机3的空转工作状态中，弹簧7可以通过传动机构55使电机轴53转动。即，串联的电动机3和传动机构55在电动机3的空转工作状态中未自锁。弹簧7于是可以将从动活塞11置于其紧急位置如最上方位置或全开位置。

电动机3可以如此设计，它在电机轴53因弹簧7作用而转动时起到制动器的作用，其制动紧急(关闭)操作以防止突然的阀(关闭)运动。当电动机3制动作用于由弹簧7促成的电机轴53的复位运动时，电动机3的从转子到定子所感生的电流例如可以借助位置控制电子装置21被抽取并被存储在未示出的蓄电池中。

图2a、图2b和图2c示意性地局部示出了带有前置控制电子装置的一部分的电动机以及控制信号的示意图。图2a示出了电动机的三个单独定子线圈的旋转操作或通电以便为了驱动状态而操作永磁性转子转动。图2b示出了唯一线圈的静态通电，其由此产生电磁场以吸动永磁性转子并对准永磁性转子的方向，从而电动机处于持位状态。在图2c中，电动机的三个线圈的电路被短路(且未接收控制电流)，因此该电动机自动制动，即处于制动状态。

如图3所示的电动调节装置101具有电机轴M，电动机103的可转动部件绕电机轴转动，并且它具有相对于电机轴M弯斜(最好横向于电机轴M错开且关于电机轴M垂直取向)的操作轴线B。驱动主轴116围绕操作轴线B转动。从动活塞111与操作轴线B同轴地平移运动。以压缩弹簧储能机构107形式实现的强制调节机构与操作轴线B同轴地布置。

电动机103与呈示例性所示的从动活塞111形式的平移从动件的运动学关联通过自电动机103伸出的驱动轴153来实现，驱动轴驱动一传动机构，传动机构包括两件式行星齿轮传动机构155。转矩传递连接装置105在电机侧包括在电机轴153上的驱动主轴115用于将绕电机轴M的转动运动转换为绕操作轴线B的转动。转矩传递连接装置包括呈主轴传动机构116形式的转动-平移传动机构，其将绕操作轴线B的转动运动转换为根据操作轴线B的取向的平移运动。

转矩传递连接装置105没有根据运行情况可分离的离合器。它总是提供在从动件(往复活塞111)与驱动件(电动机103)之间的运动学关联。根据运行情况，转矩传递连接装置105不可被中断，尽管为了维修目的或在安装调节装置101和设于其中的转矩传递连接装置105时在往复活塞的上部111a和下部111b之间的销被取出且这两个往复活塞部111a、111b于是可相互脱离。

图3所示的优选实施方式具有转矩传递连接装置105，其没有制动器。尤其是，转矩传递连接装置105不包括离心力制动器。最好在转矩传递连接装置105中也未设有持位制动器。

根据图3所示的第二实施方式的优选调节装置101与如图1所示的调节装置1的优选实施方式的区别基本上仅在于平移-转动传动机构的类型以及相对于转矩传递机构105的轴线B弯斜的电机轴M的布置。就此而言，除了结构特点不算，根据图1的第一优选实施方式的上述细节相应套用到如图3所示的第二优选实施方式，反之亦然。尤其也适用于调节装置101的是，从动活塞111的位置取决于力或转矩情况，其一方面由能以无刷直流电动机形式实现的电动机103提供，另一方面由压缩弹簧储能机构7提供。利用往复活塞111，例如可以操作一个调节装置(未详细示出)，它应该在紧急状态下完全打开(或替代地全闭)。弹簧储能机构107的复位力可设计用于使提供从压缩弹簧107或复位弹簧至从动活塞111的下部的传力连接的复位盘108在平移运动方向b上在也可称为第一方向的或根据图3朝上的复位方向上运动，直到往复活塞111处于如图3所示的位置。与往复活塞111力配合地和/或形状配合地连接的阀可以被相应置入最上方的全开(或全闭)位置。

转矩传递装置105的主轴传动机构116设计成是非自锁的，因此，在第一操作方向b(朝上)上的活塞111的复位操作通过位于操作轴线B上的主轴驱动机构116被传回到行星齿轮传动机构155并且从行星齿轮传动机构155经主轴传动机构115被传回到电机轴153和电动机103。就像在关于图1所示的实施方式中描述的电动机3那样，电动机103状态(持位状态、空转状态、操作状态或制动状态)对往复活塞的运动行为作出决定。

电动机103抵抗弹簧107的复位力。当电动机103被断电时，它最好处于空转工作状态，在此状态中没有或几乎没有转矩自电动机103作用于电机轴153。在电动机103的空转工作状态中，弹簧107可以通过主轴传动机构115、116和行星齿轮传动机构155使电机轴153转动。

可如此设计电动机103，其在电机轴153因弹簧107作用而转动时起到制动器和/或发电机作用，其制动紧急(关闭)操作以便例如防止突然的阀关闭运动。

为了用于使活塞111尤其朝向第二操作方向b运动(根据图3，向下)以到达规定位置如全闭位置或在全闭位置和全开位置之间的任一可调位置的操作指令，可以设有一个控制电子装置21，它控制所述电动机103以实现驱动轴153的用于操作从动活塞的运动。

可以实现在电动机转矩和弹簧107的复位力之间的平衡状态，做法是电动机103被控制以到达规定的保持位置，在这里，电动机的持位力尤其在考虑行星齿轮传动机构155的和主轴传动机构115、116的作用的情况下造成抵制由复位弹簧107引起的运动的转矩传递机构105的锁止。

电动机103最好位置不变地被固定在传动机构壳体123上，传动机构壳体上装有用于固定控制电子装置21的壳体部。传动机构壳体123与弹簧壳体125抗转动联接。球轴承152在径向上支承在弹簧壳体125和/或传动机构壳体123上，球轴承支承转矩传递装置105且尤其是带有输出侧主轴传动机构116的内螺纹的主轴套。在压缩弹簧壳体125内，压缩弹簧107在操作方向b上一方面支承在壳体125的内壁上，另一方面支承在复位盘108上。复位盘108传递弹簧力至平移运动活塞111，尤其至其下部111b。

主轴传动机构116的主轴套117具有非自锁内螺纹，该内螺纹与该往复活塞的上部111a接触啮合。在外侧，主轴套117抗转动地最好以形状配合和/或力配合的方式与多级的且最好是两级的行星齿轮传动机构155的输出支架相联接。

第一行星齿轮传动级通过齿圈转动被驱动，该齿圈在外侧具有齿轮侧面，其实现了与电机轴153的非自锁主轴传动联接机构115。为了自第一行星齿轮传动级的转矩传递，第一行星齿轮传动级的行星齿轮的支架用作第二行星齿轮传动级的中心齿轮。

在之前的说明书、附图和权利要求书中公开的特征不仅可能单独地、也可能在任意的组合方式中对于以不同实施方式实现本实用新型来说是有意义的。

Claims (27)

1.一种具有安全调节功能的调节装置(1)，用于操作用于调节工艺生产设备的工艺流体流的调节件，其特征在于，该调节装置包括电动机、转矩传递连接装置(5)和强制调节机构，该电动机用于提供转矩以操作所述调节件，所述转矩传递连接装置用于将所述电动机连接至所述调节件以将所述转矩从所述电动机(3)传递给所述调节件，其中所述转矩传递连接装置(5)包括电机轴(53)、传动机构(55)和输出轴(57)且没有可分离的离合器，该强制调节机构且将使得所述调节件进入安全位置的强制作用传入所述转矩传递连接装置(5)中。

2.根据权利要求1所述的调节装置，其特征在于，所述电动机作为预定运行状态具有驱动状态、持位状态、制动状态和/或空转状态，调节驱动装置还包括用于促成所述电动机的其中一个所述预定运行状态的电动机控制电子装置。

3.根据权利要求2所述的调节装置，其特征在于，所述电动机控制电子装置具备用于检测电动机实际角位的角位传感器装置，并且所述电动机控制电子装置设计用于在考虑其实际角位情况下操作所述电动机。

4.根据前述权利要求中任一项所述的调节装置，其特征在于，所述电动机具有至少一个工作状态，在所述状态中所述电动机的转矩小到使得所述调节件能在所述转矩传递连接装置(5)未中断情况下通过所述强制调节机构被置入所述安全位置。

5.根据权利要求1所述的调节装置，其特征在于，所述调节装置具有持位状态，在所述持位状态中所述电动机被供给电压且所述调节件克服所述强制调节机构的作用而保持在一个恒定位置上。

6.根据权利要求2所述的调节装置，其特征在于，所述电动机控制电子装置为了促成所述持位状态以持位控制电流操作所述电动机的至少一个线圈和/或至少一对线圈。

7.根据权利要求2所述的调节装置，其特征在于，所述电动机在所述制动状态中施加一个转矩，该转矩减小所述调节件被所述强制调节机构置入所述安全位置所用的速度。

8.根据权利要求2所述的调节装置，其特征在于，所述电动机控制电子装置为了促成所述制动状态而暂时地短路所述电动机的至少一个线圈或至少两个线圈。

9.根据权利要求7或8所述的调节装置，其特征在于，所述电动机设计用于在所述制动状态中作为发电机工作。

10.根据权利要求1所述的调节装置，其特征在于，调节驱动装置设计成没有离心力制动器。

11.根据权利要求1所述的调节装置，其特征在于，所述电动机、所述转矩传递连接装置(5)和所述强制调节机构相互同轴布置。

12.根据权利要求1所述的调节装置(1)，其特征在于，所述调节件是阀件。

13.根据权利要求1所述的调节装置(1)，其特征在于，所述电动机是无刷式直流电动机(3)。

14.根据权利要求1所述的调节装置(1)，其特征在于，所述转矩传递连接装置(5)包括电机轴(53)、多级行星齿轮传动机构和输出轴(57)。

15.根据权利要求1所述的调节装置(1)，其特征在于，所述强制调节机构是机械弹簧储能机构(7)。

16.根据权利要求3所述的调节装置，其特征在于，所述角位传感器装置是磁敏传感器。

17.根据权利要求4所述的调节装置，其特征在于，所述电动机具有至少一个空转状态或制动状态。

18.根据权利要求17所述的调节装置，其特征在于，所述电动机在所述空转状态中被供给低电压或未通电。

19.根据权利要求5所述的调节装置，其特征在于，所述调节装置具有持位状态，在所述持位状态中所述电动机被供给至少一个低电压。

20.根据权利要求6所述的调节装置，其特征在于，所述电动机控制电子装置为了促成所述持位状态以恒定的和/或连续的持位控制电流操作所述电动机的至少一个线圈和/或至少一对线圈。

21.根据权利要求6所述的调节装置，其特征在于，所述电动机控制电子装置恰好操作一个线圈或一对线圈。

22.根据权利要求8所述的调节装置，其特征在于，所述电动机控制电子装置为了促成所述制动状态而短期地和/或周期性地短路所述电动机的至少一个线圈或至少两个线圈。

23.根据权利要求9所述的调节装置，其特征在于，所述电动机设计用于在所述制动状态中作为发电机工作且将能量输出给储蓄装置。

24.根据权利要求23所述的调节装置，其特征在于，所述储蓄装置是蓄电池或电容器。

25.根据权利要求10所述的调节装置，其特征在于，所述调节驱动装置设计成没有制动器。

26.根据权利要求11所述的调节装置，其特征在于，所述电动机、所述电机轴(53)、所述传动机构(55)还有所述输出轴(57)和所述强制调节机构相互同轴布置。

27.根据权利要求11所述的调节装置，其特征在于，所述电动机、所述电机轴(53)、多级行星齿轮传动机构还有所述输出轴(57)和所述强制调节机构相互同轴布置。

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