DE102004048366A1 - Stellantrieb zur Betätigung einer Armatur in der Prozessautomatisierung - Google Patents

Stellantrieb zur Betätigung einer Armatur in der Prozessautomatisierung Download PDF

Info

Publication number
DE102004048366A1
DE102004048366A1 DE102004048366A DE102004048366A DE102004048366A1 DE 102004048366 A1 DE102004048366 A1 DE 102004048366A1 DE 102004048366 A DE102004048366 A DE 102004048366A DE 102004048366 A DE102004048366 A DE 102004048366A DE 102004048366 A1 DE102004048366 A1 DE 102004048366A1
Authority
DE
Germany
Prior art keywords
output shaft
rotor
actuator according
actuator
electric motor
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Granted
Application number
DE102004048366A
Other languages
English (en)
Other versions
DE102004048366B4 (de
Inventor
Werner Riester
Henrik Newerla
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Auma Riester GmbH and Co KG
Original Assignee
Auma Riester GmbH and Co KG
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Auma Riester GmbH and Co KG filed Critical Auma Riester GmbH and Co KG
Priority to DE102004048366A priority Critical patent/DE102004048366B4/de
Priority to PCT/EP2005/054399 priority patent/WO2006037706A1/de
Priority to US11/235,420 priority patent/US20060081800A1/en
Publication of DE102004048366A1 publication Critical patent/DE102004048366A1/de
Application granted granted Critical
Publication of DE102004048366B4 publication Critical patent/DE102004048366B4/de
Expired - Fee Related legal-status Critical Current
Anticipated expiration legal-status Critical

Links

Classifications

    • HELECTRICITY
    • H02GENERATION; CONVERSION OR DISTRIBUTION OF ELECTRIC POWER
    • H02KDYNAMO-ELECTRIC MACHINES
    • H02K7/00Arrangements for handling mechanical energy structurally associated with dynamo-electric machines, e.g. structural association with mechanical driving motors or auxiliary dynamo-electric machines
    • H02K7/14Structural association with mechanical loads, e.g. with hand-held machine tools or fans
    • FMECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F16ENGINEERING ELEMENTS AND UNITS; GENERAL MEASURES FOR PRODUCING AND MAINTAINING EFFECTIVE FUNCTIONING OF MACHINES OR INSTALLATIONS; THERMAL INSULATION IN GENERAL
    • F16KVALVES; TAPS; COCKS; ACTUATING-FLOATS; DEVICES FOR VENTING OR AERATING
    • F16K31/00Actuating devices; Operating means; Releasing devices
    • F16K31/02Actuating devices; Operating means; Releasing devices electric; magnetic
    • F16K31/04Actuating devices; Operating means; Releasing devices electric; magnetic using a motor
    • F16K31/05Actuating devices; Operating means; Releasing devices electric; magnetic using a motor specially adapted for operating hand-operated valves or for combined motor and hand operation

Landscapes

  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • General Engineering & Computer Science (AREA)
  • Mechanical Engineering (AREA)
  • Power Engineering (AREA)
  • Electrically Driven Valve-Operating Means (AREA)
  • Connection Of Motors, Electrical Generators, Mechanical Devices, And The Like (AREA)

Abstract

Die Erfindung bezieht sich auf einen Stellantrieb zur Betätigung einer Armatur (17) in der Prozessautomatisierung mit einem separat betätigbaren Stellrad (15) und mit einem Elektromotor (6), der zumindest einen Stator (7) und einen Rotor (8) aufweist, wobei Stator (7) und Rotor (8) vorgegebenen Bereichen der Abtriebswelle (12) zugeordnet sind, wobei in einem ersten Endbereich (13) der Abtriebswelle (12) ein Armaturenanschluss (20) zur Ankupplung des Stellantriebs (1) an die Armatur (17) vorgesehen ist und wobei in einem zweiten Endbereich (14) der Abtriebswelle (12) das Stellrad (15) angeordnet ist.

Description

  • Die Erfindung bezieht sich auf einen Stellantrieb zur Betätigung einer Armatur in der Prozessautomatisierung. Bei der Armatur handelt es sich bevorzugt um ein Stellglied, z.B. ein Ventil, einen Schieber, eine Drossel oder eine Klappe. In Abhängigkeit von dem Stellglied ist die Betätigung bzw. der Verstellvorgang eine Dreh-, Schiebe- oder Schwenkbewegung. Elektrische Stellantriebe für Armaturen müssen dahingehend ausgelegt sein, dass sie bei niedrigen Drehzahlen (4–180 U/min) hohe Drehmomente (30–500.000 Nm) übertragen können, wobei das übertragene Drehmoment bei geringen Drehwinkeln eine hohe Konstanz aufweisen muss.
  • Elektrische Stellantriebe zur Steuerung und/oder Regelung von Armaturen sind aus der Prozessautomatisierung nicht mehr wegzudenken. Bei bekannten Stellantrieben erfolgt die Drehmomentübertragung zwischen Elektromotor und der Armatur über ein Untersetzungsgetriebe, welches je nach Anwendungsfall sehr unterschiedlich ausgestaltet ist. Das Untersetzungsgetriebe ist notwendig, um die hohe Drehzahl des Elektromotors in die gewünschte in hohem Maße konstante Abtriebsdrehzahl zur Betätigung der Armatur umzusetzen. Als Untersetzungsgetriebe kann jede geeignete Art von Getriebe eingesetzt werden. Beispielhaft seien ein Kegelrad- oder Stirnradgetriebe, ein Schneckengetriebe, ein Überlagerungsgetriebe oder ein Hebelgetriebe genannt. Von der Anmelderin werden Stellantriebe angeboten und vertrieben, die auf unterschiedlichste Anforderungen abgestimmt sind. So reicht der Drehmomentbereich bei Drehantrieben bis zu einem Drehmoment von 32.000 Nm; bei Schwenkantrieben lassen sich Drehmomente bis zu 360.000 Nm realisieren.
  • Im folgenden wird beispielhaft das Konstruktionsprinzip eines bekannten Stellantriebs beschrieben: Zur Untersetzung der Drehzahl des Elektromotors in die Abtriebsdrehzahl, mit der die Armatur betätigt wird, wird in Verbindung mit einem Planetengetriebe ein Schneckengetriebe mit Schneckenwelle, Schnecke und kämmendem Schneckenrad eingesetzt. Um sicherzustellen, dass das Schneckengetriebe bei Stillstand des Elektromotors in der gewünschten Ruheposition verbleibt, weist das Schneckengetriebe eine Selbsthemmung auf. Schneckenwelle und Abtriebshohlwelle mit Schneckenrad laufen üblicherweise in Kugel- bzw. Trockengleitlagern.
  • Die Schneckenwelle ist verschiebbar zwischen zwei Meßfederpaketen auf der Schneckenwelle angeordnet, so dass die Schnecke bei einem zu übertragenden Drehmoment eine translatorische Bewegung relativ zu der Schneckenwelle erfährt. Diese Verschiebung, die ein Maß für das zu übertragende Drehmoment ist, wird an eine Steuereinheit weitergeleitet. Der Getrieberaum ist übrigens mit Schmierstoff gefüllt, so dass ein wartungsfreier Betrieb über einen längeren Zeitraum sichergestellt ist.
  • Je nach Konstruktionsart der Armatur muss der Drehantrieb in den Endlagen weg- oder drehmomentabhängig abgeschaltet werden. Hierfür sind in der Steuereinheit üblicherweise zwei unabhängige Messsysteme, nämlich eine Wegschaltung und eine Drehmomentschaltung vorgesehen, die den durchfahrenen Stellweg bzw. das an der Abtriebswelle anliegende Drehmoment messen. Das Erreichen einer gewünschten Position wird über einen Schalter an die Steuerung signalisiert, die in Folge den Elektromotor ausschaltet.
  • Um einen in der Prozessautomatisierung vorgegebenen Sicherheitsstandard zu erfüllen, muss der Stellantrieb im Notfall über ein separat betätigbares Stellrad betrieben werden können. Dieses Stellrad kommt darüber hinaus auch beispielsweise bei der Inbetriebnahme des Stellantriebs zum Einsatz. Bei dem Stellrad handelt es sich üblicherweise um ein Handrad, das manuell vom Bedienpersonal betätigt wird, wodurch die Armatur in eine gewünschte Position gebracht wird.
  • Zwecks Trennung von Handbetrieb und Motorbetrieb ist ein Kupplungsmechanismus vorgesehen. Der Kupplungsmechanismus ist üblicherweise so ausgestaltet und/oder angeordnet, dass im Motorbetrieb der Rotor mit der Abtriebswelle direkt gekuppelt ist und das Stellrad ausgekuppelt ist, während im Handbetrieb die Abtriebswelle mit dem Stellrad gekuppelt ist und der Rotor ausgekuppelt ist. Hierdurch ist eine Trennung zwischen Motorbetrieb und Handbetrieb erreicht. Insbesondere ist darüber hinaus der Kupplungsmechanismus derart ausgestaltet, dass das Stellrad automatisch von der Rotorwelle ausgekuppelt wird, sobald der Stellantrieb im Motorbetrieb arbeitet – der Motorbetrieb hat also Vorrang vor dem Handbetrieb.
  • Die zuvor beschriebene Stellantriebstechnik hat sich in der Praxis bestens gewährt. Gewisse Nachteile zeigen sich jedoch dadurch, dass zur Untersetzung der Motordrehzahl auf die Abtriebsdrehzahl ein Getriebe erforderlich ist. Dieses Getriebe verursacht gewisse Kosten, es beansprucht einen gewissen Platz, und es ist aufgrund der notwendigen Schmierung nicht wartungsfrei.
  • Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, einen Stellantrieb vorzuschlagen, der sich durch eine hohe Dynamik auszeichnet und weitgehend wartungsfrei ist.
  • Die Aufgabe wird dadurch gelöst, dass der erfindungsgemäße Stellantrieb ein separat betätigbares Stellrad und einen Elektromotor mit zumindest einem Stator und einem Rotor aufweist, wobei der Stator und der Rotor vorgegebenen Bereichen einer Abtriebswelle zugeordnet sind, wobei in einem ersten Endbereich der Abtriebswelle ein Armaturenanschluss zur Ankupplung des Stellantriebs an die Armatur vorgesehen ist und wobei in einem zweiten Endbereich der Abtriebswelle das Stellrad angeordnet ist.
  • Erfindungsgemäß handelt es sich bei dem Elektromotor also um einen Direktantrieb bzw. ein Direktsteller, bei dem die Abtriebswelle direkt und unmittelbar mit dem Stellglied bzw. der Armatur verbunden ist; damit entfällt ein dazwischengeschaltetes, wie auch immer geartetes Getriebe zur Untersetzung der Motordrehzahl auf die Abtriebsdrehzahl zur Betätigung des Stellgliedes. Die exakte Positionierung des Stellantriebs erfolgt über eine entsprechende elektrische Ansteuerung des Elektromotors.
  • Die erfindungsgemäße Lösung hat die folgenden Vorteile gegenüber der bekannten Lösung mit Untersetzungsgetriebe:
    • – Das Untersetzungsgetriebe zwischen Elektromotor und Armatur wird eingespart. Damit einher gehen eine Kostenersparnis und ein verringerter Platzbedarf, wodurch sich der erfindungsgemäße Stellantrieb sehr kompakt ausgestalten lässt.
    • – Zur exakten Drehmomenterfassung war es bislang notwendig, das Schneckengetriebe zwischen zwei Federpaketen, z.B. Tellerfedern mit einer vorgegebenen Federkraft zu lagern. Darüber hinaus diente eine Wegerfassungseinheit zur Ermittlung der jeweiligen Position der Abtriebswelle. Da bei der erfindungsgemäßen Lösung das Getriebe komplett entfällt, entfällt auch diese Wegerfassungseinheit. Wie an nachfolgender Stelle noch näher beschrieben wird, erfolgt die Drehmomenterfassung bei dem erfindungsgemäßen Stellantrieb im einfachsten Fall über eine Messung und Auswertung des Motorstroms, da hier der Motorstrom proportional zum Drehmoment ist.
    • – Es entfällt eine zusätzliche mechanische Hemmvorrichtung für den Elektromotor, welche sicherstellt, dass der Elektromotor nicht dreht, wenn das Stellrad/Handrad betätigt wird. Der erfindungsgemäße Stellantrieb weist quasi eine intrinsische Selbsthemmung auf. Hierzu werden die Spulen der Spulenanordnung im Falle einer separaten Betätigung der Abtriebswelle über das Stellrad von der Steuerung kurzgeschlossen. Wird nun das Stellrad betätigt, so wird in den Stator des Elektromotors eine Spannung induziert, die dem auf das Stellrad ausgeübten Drehmoment entgegenwirkt.
    • – Aufgrund des bislang notwendigen Getriebes, das die Drehzahl des Elektromotors beispielsweise von z.B. 3.000 U/min auf eine niedrige Drehzahl untersetzt, haben die bekannten Stellantriebe einen relativ schlechten mechanischen Wirkungsgrad. Beim erfindungsgemäßen Direktantrieb liegt der mechanische Wirkungsgrad deutlich höher als bei den bekannten Stellantrieben mit zwischengeschaltetem Getriebe.
    • – Wie bereits gesagt, benötigen die bei den bekannten Stellantrieben verwendeten Getriebe eine Schmierung – sie sind nicht wartungsfrei. Da beim Direktantrieb das Getriebe entfällt, braucht es keine Schmierung. Damit wird automatisch das Problem beseitigt, dass Schmiermittel aus dem Getrieberaum in den Prozess gelangen kann, was bei Anwendungen in der Lebensmittelindustrie, Chemie, Pharmazie, usw. natürlich äußerst kritisch sein kann. Darüber hinaus ist auch sichergestellt, dass kein Schmiermittel in die Umwelt gelangt, was aus Umweltschutzgründen sehr wichtig ist.
  • Bevorzugt handelt es sich bei dem Elektromotor um einen mit der Abtriebswelle direkt kuppelbaren Elektromotor, der bei niedrigen Drehzahlen und im Stillstand ein hohes Drehmoment entwickelt. Motoren mit diesen Eigenschaften sind allgemein unter der Bezeichnung Torque-Motoren bekannt.
  • Prinzipiell kann als Elektromotor jede Art von Elektromotor zum Einsatz kommen. Als mögliche Ausführungsbeispiele seien Elektromotoren genannt, bei denen der Rotor ein Innenläufer oder ein Außenläufer ist. Unabhängig vom zuvor genannten Motortyp ist entweder die Magnetanordnung oder die Spulenanordnung an dem Rotor vorgesehen. Möglich ist es auch, den Elektromotor ohne Magnetanordnung auszugestalten; in diesem Fall muss der Rotor bereits intrinsisch die Eigenschaften der Magnetanordnung aufweisen.
  • Selbstverständlich ist es auch möglich, einen Elektromotor zum Einsatz zu bringen, bei dem der Rotor als Scheibenläufer mit zumindest einer Scheibe ausgebildet ist.
  • Um die exakte Winkelstellung des Elektromotors zu kennen, ist gemäß einer vorteilhaften Weiterbildung des erfindungsgemäßen Stellantriebs der Abtriebswelle ein Positionsgeber zugeordnet. Bei dem Positionsgeber kann es sich um jede beliebige Einrichtung handeln, die zur Winkelbestimmung geeignet ist. So kann beispielsweise ein Absolutgeber oder ein Inkrementalgeber eingesetzt werden.
  • Prinzipiell ist es – wenn es die Anwendung erlaubt – möglich, den Stellantrieb solange direkt an das Stromnetz anzuschließen, bis die Armatur in die gewünschte Position verfahren ist. Als besonders vorteilhaft wird es in Verbindung mit dem erfindungsgemäßen Stellantrieb jedoch angesehen, wenn die Ansteuerung/Regelung des Elektromotors über eine Steuerung erfolgt. Die Steuerung verfährt den Elektromotor bzw. die Armatur gezielt entsprechend der von dem Positionsgeber gelieferten Information in die jeweils gewünschte Soll-Position.
  • Wie bereits an vorhergehender Stelle erwähnt, schließt die Steuerung die Spulen der Spulenanordnung im Falle einer separaten Betätigung der Abtriebswelle über das Stellrad kurz. Hierdurch ist sichergestellt, dass der Rotor bzw. der Elektromotor eine intrinsische Selbsthemmung erfährt.
  • In einigen Anwendungsfällen ist es erwünscht, dass das Stellrad im Motorbetrieb nicht mitdreht. Andererseits wird gefordert, dass bei separater Betätigung des Handrades, der Elektromotor nicht in Drehung ersetzt wird. Um dies sicherzustellen, ist gemäß einer vorteilhaften Ausgestaltung des erfindungsgemäßen Stellantriebs ein Kupplungsmechanismus vorgesehen, der derart ausgestaltet und/oder angeordnet ist, dass im Motorbetrieb der Rotor mit der Abtriebswelle direkt gekuppelt ist und das Stellrad ausgekuppelt ist und dass im Falle der separaten Betätigung über das Stellrad die Abtriebswelle mit dem Stellrad gekuppelt ist und der Rotor ausgekuppelt ist. Für diese Anwendung geeignete Kupplungsmechanismen sind aus dem Stand der Technik hinreichend bekannt. So ist es insbesondere auch bekannt geworden, den Kupplungsmechanismus derart auszugestalten, dass das Stellrad automatisch von der Rotorwelle auskuppelbar ist, sobald der Stellantrieb im Motorbetrieb arbeitet. Insbesondere wird ein Stützmechanismus vorgeschlagen, der so ausgestaltet und/oder angeordnet ist, dass er den Kupplungsmechanismus im Falle der separaten Betätigung mit dem Stellrad und der Abtriebswelle in Eingriff hält. Ein entsprechender Kupplungsmechanismus wird bereits in den Stellantrieben der Reihe SA 6 bis SA 100 der Anmelderin eingesetzt.
  • Gemäß einer vorteilhaften Weiterbildung des erfindungsgemäßen Stellantriebs ist zumindest eine Strommesseinheit zur Erfassung des Motorstroms vorgesehen. Über die von der Strommesseinheit gelieferten Strommesswerte steuert/regelt die Steuerung das von der Antriebseinheit auf die Armatur übertragene Drehmoment.
  • Eine bevorzugte Ausgestaltung des erfindungsgemäßen Stellantriebs gewährleistet die Abdichtung des Innenraums des Gehäuses des Stellantriebs gegen den Prozess bzw. die Umwelt. Hierzu ist eine erste Abdichtung im ersten Endbereich der Abtriebswelle vorgesehen, und zumindest eine zweite Abdichtung findet sich im zweiten Endbereich der Abtriebswelle.
  • Die Erfindung wird anhand der nachfolgenden Figuren näher erläutert. Es zeigt:
  • 1: einen Längsschnitt durch eine erste Ausführungsform des erfindungsgemäßen Stellantriebs, hierbei zeigen die Halbschnitte die unterschiedlichen Betriebszustände Motor- und separate Betätigung über das Stellrad,
  • 2: einen Längsschnitt durch die in 1 gezeigte Ausführungsform im Motorbetrieb,
  • 3: einen Längsschnitt durch die in 1 gezeigte Ausführungsform bei separater Betätigung über ein Stellrad und
  • 4: eine schematische Darstellung einer zweiten Ausführungsform des erfindungsgemäßen Stellantriebs.
  • 1 zeigt einen Längsschnitt durch eine erste Ausführungsform des erfindungsgemäßen Stellantriebs 1. Der Stellantrieb 1 zeichnet sich durch eine sehr kompakte Bauform aus. Durch die Einsparung des Untersetzungsgetriebes wird eine erhöhte Steifigkeit des Stellantriebs 1 erreicht: Hierdurch ist der erfindungsgemäße Stellantrieb 1 für hoch genaue Positionieraufgaben geeignet; zudem verträgt er hohe Beschleunigungen, was sich in einer verkürzten Taktzeit niederschlägt.
  • Wesentliche Komponenten des erfindungsgemäßen Stellantriebs 1 sind der Elektromotor 6 und das separat – also unabhängig von dem Elektromotor 6 – betätigbare Stellrad 15. Der Elektromotor 6 weist eine Abtriebswelle 12, einen Rotor 8 und einen Stator 7 auf. In dem linken ersten Endbereich 13 der Abtriebswelle 12 ist ein Armaturenanschluss 20 zur Ankupplung des Stellantriebs 1 an eine in der 1 nicht gesondert dargestellte Armatur 17 vorgesehen. Bei der Armatur 17 handelt es sich bevorzugt um ein Stellglied, z.B. ein Ventil, einen Schieber, eine Drossel oder eine Klappe. Der Armaturenanschluss 20 kann beliebig ausgestaltet sein. Von der Anmelderin werden Armaturenanschlüsse mit unterschiedlichen Bauformen angeboten und vertrieben.
  • Im rechten zweiten Endbereich 14 der Abtriebswelle 12 ist das Stellrad 15 zu finden. Bei dem Stellrad 15 handelt es sich im dargestellten Fall um ein manuell betätigbares Handrad. Allerdings ist es auch möglich, das Stellrad 15 automatisch über eine wie auch immer geartete Verstelleinrichtung zu betätigen.
  • Bei dem dargestellten Elektromotor 6 handelt es sich um einen sog. Innenläufer, bei dem der Rotor 8 innerhalb des Stators 7 dreht. Der Rotor 8 trägt die Magnetanordnung. Bei der Magnetanordnung handelt es sich bevorzugt um Permanentmagnete 10. An dem Stator 7 befindet sich die Spulenanordnung mit den Spulen 11. Wie bereits an vorhergehender Stelle erläutert, ist die Erfindung keineswegs auf einen bestimmten Motortyp beschränkt. Prinzipiell ist jeder Elektromotor 6 einsetzbar, wenn er denn mit der Abtriebswelle 12 direkt kuppelbar ist und bei niedrigen Drehzahlen n und im Stillstand ein hohes Drehmoment T entwickelt.
  • Der Rotor 8 ist über die Lager 35, 36 auf der Abriebswelle 12 gelagert. Die Abtriebswelle 12 ist über die Lager 37, 38 in dem Gehäuse 2 des Stellantriebs 1 gelagert. Über die Abdichtungen 25, 26, die in den Nuten 33, 34 im ersten Endbereich 13 und im zweiten Endbereich 14 des Stellantriebs 1 angeordnet sind, ist die Abtriebswelle 12 bzw. der Elektromotor 6 gegen das Gehäuse 2 und damit gegen den Prozess bzw. gegen die Umwelt abgedichtet. Im zweiten Endbereich 14 des Gehäuses 2 befindet sich der Deckel 3, der über die in den Sacklochbohrungen 5 angebrachten Befestigungsmittel 4 mit dem Gehäuse 2 verbunden ist. Über Dichtringe 23, 41, insbesondere handelt es sich hierbei um O-Ringe, ist der Deckel 3 gegen das Gehäuse 2 abgedichtet.
  • Der Stellantrieb 1 weist desweiteren einen Elektroanschluss 18 auf, der außerhalb des Innenraums des Gehäuses 2 angeordnet ist. In dem Elektroanschluß 18 befindet sich der Rundstecker 19. Stellantriebe mit dem außen liegenden Elektroanschluss 18 mit Rundstecker 19 werden von der Anmelderin angeboten und vertrieben. Eine Beschreibung des Rundsteckers findet sich auch in der Patentanmeldung DE 100 58 107 A1 der Anmelderin.
  • Die Ansteuerung des Elektromotors 6 bzw. der Armatur in die gewünschte Position erfolgt mittels der Steuerung 32 unter Zuhilfenahme der vom Positionsgeber 22 gelieferten Positionsdaten der Abtriebswelle. Über die Einstellung des Motorstroms I wird das erforderliche Drehmoment T zum Betätigen der Armatur 17 über die Steuerung 32 eingestellt.
  • Der Motorstrom I wird mittels der Strommesseinheit 41 detektiert. In der Strommesseinheit 41 erfolgt die Strommessung beispielsweise über die Messung eines Widerstands, also über einen sog. Strom-Shunt. Alternativ kann/können selbstverständlich auch ein induktiver Stromwandler oder Hall-Sensoren zur Strommessung eingesetzt werden. Die Steuerung 32 ist übrigens mittels Verbindungsleitungen (in 1 nicht gesondert dargestellt), die durch die Kabelverschraubung 24 des Elektroanschlusses 18 geführt sind, mit dem Elektromotor 6 und dem Positionsgeber 22 verbunden.
  • In der 1 ist im Bereich oberhalb der Längsachse 43 der Kupplungsmechanismus 21 für den separat betätigbaren Betrieb – hier also den Handbetrieb – gezeigt, während im Bereich unterhalb der Längsachse 43 der Kupplungsmechanismus 21 im Motorbetrieb dargestellt ist. Zur Verdeutlichung ist in 2 noch einmal der erfindungsgemäße Stellantrieb 1 im Motorbetrieb gezeigt. 3 zeigt den erfindungsgemäßen Stellantrieb 1 im Handbetrieb.
  • Wie bereits gesagt, ist der Kupplungsmechanismus 21, bestehend aus Kupplung 31, Motorklaue 30, Stellradklaue 29 und Feder 28, so ausgestaltet und angeordnet, dass im Motorbetrieb der Rotor 8 mit der Abtriebswelle 12 direkt gekuppelt ist und das Stellrad 15 ausgekuppelt ist; im Falle der separaten Betätigung ist die Abtriebswelle 12 mit dem Stellrad 15 gekuppelt, und der Rotor 8 ist ausgekuppelt. Über den Stützmechanismus 27, hier einen klappbaren Stützfuß, wird der Kupplungsmechanismus 21 im Falle der separaten Betätigung unter der Vorspannung der Feder 28 mit dem Stellrad 15 und der Abtriebswelle 12 in Eingriff gehalten. Weiterhin ist der Kupplungsmechanismus 21 derart ausgestaltet, dass das Stellrad 15 automatisch von der Rotorwelle 12 auskuppelt, sobald der Stellantrieb 1 im Motorbetrieb arbeitet. Sobald der Rotor 8 dreht, wird der Stützfuß 27 zwangsweise aus der Ebene der Längswelle 43 herausbewegt und die vorgespannte Feder 28 wird gelöst: die Kupplung 31 geht jetzt in die Ausgangslage. Hierdurch wird das Stellrad 15 von der Abtriebswelle 12 ausgekuppelt, während der Rotor gleichzeitig über die Kupplung 31 mit der Abtriebswelle 12 verbunden ist. Somit ist sichergestellt, dass der Motorbetrieb Vorrang vor dem Handbetrieb bzw. vor dem Betrieb des Stellrades 15 mittels einer separaten Betätigungsvorrichtung hat.
  • Wie bereits erwähnt, weist der erfindungsgemäße Stellantrieb 1 eine intrinsische Selbsthemmung auf bzw. er hat ein gewisses Rastmoment. Um dies zu erreichen, schließt die Steuerung 32 die Spulen 11 der Spulenanordnung im Falle der separaten Betätigung der Abtriebswelle 12 bzw. der Armatur 17 über das Stellrad 15 kurz. Der Rotor 8 ist über Lager 35, 36 auf der Abtriebswelle 12 angeordnet. Infolge der Drehung der Abtriebswelle 12 über das Stellrad 15 wird der Rotor 8 mitgeschleppt. Hierdurch wird in die Magnetanordnung eine Spannung induziert, die ein Drehmoment auf den Rotor 8 ausübt, das dem vom Stellrad 15 auf die Abtriebswelle 12 übertragenen Drehmoment entgegenwirkt.
  • In den Figuren 1 bis 3 ist eine Ausführungsform des erfindungsgemäßen Stellantriebs 1 dargestellt, bei der der Elektromotor 6 auf der Abtriebswelle 12 angeordnet ist. In 4 ist eine schematische Darstellung einer zweiten Ausführungsform des erfindungsgemäßen Stellantriebs 1 zu sehen, bei der der Elektromotor 6 seitlich oder oberhalb der Abtriebswelle 12 zu finden ist. Wiederum ist die Abtriebswelle 12 mit der Armatur 17 gekuppelt. Über den Kupplungsmechanismus 21 ist das separat betätigbare Stellrad 15 ein- und auskuppelbar. Der Elektromotor 6 ist zwar bei dieser Ausführungsform noch an der Abtriebswelle angeordnet, aber eben nicht – wie in der vorher-gehenden Ausführungsform dargestellt – auf und rotationssymmetrisch zu der Abtriebswelle.
  • 1
    Stellantrieb
    2
    Gehäuse
    3
    Deckel
    4
    Befestigungsmittel/Schraube
    5
    Sacklochbohrung
    6
    Elektromotor
    7
    Stator
    8
    Rotor
    9
    Luftspalt
    10
    Permanentmagnet/Magnetanordnung
    11
    Spulenanordnung
    12
    Abtriebswelle
    13
    Erster Endbereich (Armaturenanschlußbereich)
    14
    Zweiter Endbereich (Bereich für die separate Betätigung)
    15
    Stellrad, speziell gezeigt Handrad
    16
    Schutzkappe
    17
    Armatur
    18
    Elektroanschluss
    19
    Rundstecker
    20
    Armaturenanschluss/Armaturklaue
    21
    Kupplungsmechanismus
    22
    Positionsgeber
    23
    O-Ring/Dichtung
    24
    Kabelverschraubung
    25
    erste Abdichtung
    26
    zweite Abdichtung
    27
    Stützmechanismus, gezeigt ist ein Stützfuß
    28
    Feder
    29
    Stellradklaue
    30
    Motorklaue
    31
    Kupplung
    32
    Steuerung
    33
    Nut
    34
    Nut
    35
    Lager für den Rotor 8
    36
    Lager für den Rotor 8
    37
    Lager für die Abtriebswelle 12
    38
    Lager für die Abtriebswelle 12
    39
    Ausrückmechanismus für den Kupplungsmechanismus
    40
    Schwenkhebel
    41
    Strommesseinheit
    42
    Dichtring
    43
    Längsachse

Claims (14)

  1. Stellantrieb zur Betätigung einer Armatur (17) in der Prozessautomatisierung mit einem separat betätigbaren Stellrad (15) und mit einem Elektromotor (6), der zumindest einen Stator (7) und einen Rotor (8) aufweist, wobei der Stator (7) und der Rotor (8) vorgegebenen Bereichen der Abtriebswelle (12) zugeordnet sind, wobei in einem ersten Endbereich (13) der Abtriebswelle (12) ein Armaturenanschluss (20) zur Ankupplung des Stellantriebs (1) an die Armatur (17) vorgesehen ist und wobei in einem zweiten Endbereich (14) der Abtriebswelle (12) das Stellrad (15) angeordnet ist.
  2. Stellantrieb nach Anspruch 1, wobei es sich bei dem Elektromotor (6) um einen mit der Abtriebswelle (12) direkt kuppelbaren Elektromotor (6) mit einem Rotor (8) und einem Stator (7) handelt, wobei am Rotor (8) oder am Stator (7) Spulen einer Spulenanordnung (11) vorgesehen sind, und wobei der Elektromotor bei niedrigen Drehzahlen (n) und im Stillstand ein hohes Drehmoment (T) entwickelt.
  3. Stellantrieb nach Anspruch 1 oder 2, wobei es sich bei dem Rotor (8) um einen Innenläufer handelt.
  4. Stellantrieb nach Anspruch 1 oder 2, wobei es sich bei dem Rotor (8) um einen Außenläufer handelt.
  5. Stellantrieb nach Anspruch 1 oder 2, wobei es sich bei dem Rotor (8) um einen Scheibenläufer mit zumindest einer Scheibe handelt.
  6. Stellantrieb nach Anspruch 1 oder 2, wobei der Abtriebswelle (12) ein Positionsgeber (22) zugeordnet ist.
  7. Stellantrieb nach Anspruch 6, wobei es sich bei dem Positionsgeber (22) um einen Absolutgeber oder um einen Inkrementalgeber handelt.
  8. Stellantrieb nach Anspruch 6 oder 7, wobei eine Steuerung (32) vorgesehen ist, die den Elektromotor (6) bzw. die Armatur entsprechend der von dem Positionsgeber (22) gelieferten Information in eine vorgegebene Soll-Position verfährt.
  9. Stellantrieb nach Anspruch 8, wobei die Steuerung (32) die Spulen der Spulenanordnung (11) im Falle einer separaten Betätigung der Abtriebswelle (12) über das Stellrad (15) kurzschließt.
  10. Stellantrieb nach Anspruch 1 oder 2, wobei ein Kupplungsmechanismus (21) vorgesehen ist, der derart ausgestaltet und/oder angeordnet ist, dass im Motorbetrieb der Rotor (8) mit der Abtriebswelle (12) direkt gekuppelt ist und das Stellrad (15) ausgekuppelt ist und dass im Falle der separaten Betätigung die Abtriebswelle (12) mit dem Stellrad (15) gekuppelt ist und der Rotor (8) ausgekuppelt ist.
  11. Stellantrieb nach Anspruch 10, wobei der Kupplungsmechanismus (21) derart ausgestaltet ist, dass das Stellrad (15) automatisch von der Rotorwelle (12) auskuppelbar ist, sobald der Stellantrieb (1) im Motorbetrieb arbeitet.
  12. Stellantrieb nach Anspruch 10 oder 11, wobei ein Stützmechanismus (27) vorgesehen ist, der so ausgestaltet und/oder angeordnet ist, dass er den Kupplungsmechanismus (21) im Falle der separaten Betätigung mit dem Stellrad (15) und der Abtriebswelle (12) in Eingriff hält.
  13. Stellantrieb nach einem oder mehreren Ansprüche 1–5 oder 6, wobei zumindest eine Strommesseinheit (41) zur Erfassung des Motorstroms vorgesehen ist.
  14. Stellantrieb nach Anspruch 1 oder 2, wobei eine erste Abdichtung (25) im ersten Endbereich (13) der Abtriebswelle (12) vorgesehen ist, wobei zumindest eine zweite Abdichtung (26) im zweiten Endbereich (14) der Abtriebswelle (12) vorgesehen ist, und wobei beide Abdichtungen (25, 26) so ausgestaltet und/oder angeordnet sind, dass sie den Innenraum des Gehäuses (2) des Stellantriebs (1) zum Prozess und zur Umwelt hin abdichten.
DE102004048366A 2004-10-01 2004-10-01 Stellantrieb zur Betätigung einer Armatur in der Prozessautomatisierung Expired - Fee Related DE102004048366B4 (de)

Priority Applications (3)

Application Number Priority Date Filing Date Title
DE102004048366A DE102004048366B4 (de) 2004-10-01 2004-10-01 Stellantrieb zur Betätigung einer Armatur in der Prozessautomatisierung
PCT/EP2005/054399 WO2006037706A1 (de) 2004-10-01 2005-09-07 Stellantrieb zur betätigung einer armatur in der prozessautomatisierung
US11/235,420 US20060081800A1 (en) 2004-10-01 2005-09-27 Actuator for operating a valve in process automation

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
DE102004048366A DE102004048366B4 (de) 2004-10-01 2004-10-01 Stellantrieb zur Betätigung einer Armatur in der Prozessautomatisierung

Publications (2)

Publication Number Publication Date
DE102004048366A1 true DE102004048366A1 (de) 2006-04-20
DE102004048366B4 DE102004048366B4 (de) 2007-10-25

Family

ID=35385179

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
DE102004048366A Expired - Fee Related DE102004048366B4 (de) 2004-10-01 2004-10-01 Stellantrieb zur Betätigung einer Armatur in der Prozessautomatisierung

Country Status (3)

Country Link
US (1) US20060081800A1 (de)
DE (1) DE102004048366B4 (de)
WO (1) WO2006037706A1 (de)

Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
DE102008021105A1 (de) * 2008-04-28 2009-10-29 Auma Riester Gmbh & Co. Kg Mechanische Bremse

Families Citing this family (12)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
DE102004061162B4 (de) * 2004-12-16 2007-10-31 Auma Riester Gmbh & Co. Kg Stellantrieb zur Betätigung einer Armatur
US8215471B2 (en) * 2008-04-28 2012-07-10 Auma Riester Gmbh & Co. Kg Mechanical brake
DE102011106372A1 (de) * 2011-07-04 2013-01-10 Auma Riester Gmbh & Co. Kg Stellantrieb mit einer Baugruppe zur elektrischen manuellen Betätigung eines Stellantriebs
WO2014205217A1 (en) * 2013-06-19 2014-12-24 Magna International Inc. Sealed actuator with internal clutching
RU2564157C2 (ru) 2013-11-12 2015-09-27 Закрытое Акционерное Общество "Диаконт" Приводное устройство для трубопроводной арматуры
CN110304158B (zh) 2014-03-21 2023-01-24 麦格纳国际公司 可展开侧板组件
KR102470561B1 (ko) * 2014-06-11 2022-11-25 마그나 익스테리어즈 인크. 능동형 전방 디플렉터
CN110450863B (zh) 2014-06-11 2022-09-16 麦格纳外饰公司 用于车辆的连杆组件
DE102016110436A1 (de) 2016-06-06 2017-12-07 OK DynamicSolutions GmbH Stellantrieb für Armaturen
DE102016210382A1 (de) * 2016-06-13 2017-12-14 Robert Bosch Gmbh Verfahren zum Betrieb eines Fahrzeugregelsystems
DE102018109399A1 (de) * 2018-04-19 2019-10-24 Auma Riester Gmbh & Co. Kg Stellantrieb und Verfahren zur Bedienung eines Stellantriebes
US10965183B2 (en) * 2019-06-14 2021-03-30 Honeywell International Inc. Integrated traction drive system

Citations (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
DE2711178A1 (de) * 1977-03-15 1978-09-28 Bopp & Reuther Gmbh Antrieb fuer absperrklappen, haehne, schieber o.dgl.
WO2001090621A1 (de) * 2000-05-19 2001-11-29 Schiebel Antriebstechnik Gesellschaft M.B.H. Dämpfungseinrichtung für einen sicherheitsantrieb eines stellantriebs sowie stellantrieb
DE102004009573A1 (de) * 2003-02-26 2004-09-09 Andreas Piel Stellantrieb für Armaturen

Family Cites Families (11)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US3946984A (en) * 1972-06-19 1976-03-30 Pont-A-Mousson S.A. Motor-driven control device for a valve rod
US4039874A (en) * 1972-06-19 1977-08-02 Pont-A-Mousson S.A. Motor-driven control device with automatic brake
US4429591A (en) * 1979-03-13 1984-02-07 Eim Company, Inc. Drive shifting apparatus for valve control and the like
DE3642113A1 (de) * 1986-12-10 1988-06-16 Centra Buerkle Gmbh & Co Betaetigungsvorrichtung fuer ein heizkoerperventil
US4888996A (en) * 1987-12-22 1989-12-26 Movats Incorporated DC motor operated valve remote monitoring system
US4896562A (en) * 1988-03-24 1990-01-30 Limitorque Corporation Valve actuator differential worm planetary gear drive
DE4214284A1 (de) * 1992-04-30 1993-11-04 Schneider Co Optische Werke Elektromagnetischer linearmotor
DE9414054U1 (de) * 1994-08-31 1994-11-03 Riepl Gerhard Elektrischer Energiesparantrieb für Kleinfahrzeuge
JP3277485B2 (ja) * 1996-12-02 2002-04-22 株式会社山武 電動アクチュエータ
CO4890892A1 (es) * 1998-04-16 2000-02-28 Transfield Pty Ltd Motor primario automotriz
US6012437A (en) * 1998-07-06 2000-01-11 Eaton Corporation EGR system with improved control logic

Patent Citations (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
DE2711178A1 (de) * 1977-03-15 1978-09-28 Bopp & Reuther Gmbh Antrieb fuer absperrklappen, haehne, schieber o.dgl.
WO2001090621A1 (de) * 2000-05-19 2001-11-29 Schiebel Antriebstechnik Gesellschaft M.B.H. Dämpfungseinrichtung für einen sicherheitsantrieb eines stellantriebs sowie stellantrieb
DE102004009573A1 (de) * 2003-02-26 2004-09-09 Andreas Piel Stellantrieb für Armaturen

Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
DE102008021105A1 (de) * 2008-04-28 2009-10-29 Auma Riester Gmbh & Co. Kg Mechanische Bremse

Also Published As

Publication number Publication date
DE102004048366B4 (de) 2007-10-25
WO2006037706A1 (de) 2006-04-13
US20060081800A1 (en) 2006-04-20

Similar Documents

Publication Publication Date Title
WO2006037706A1 (de) Stellantrieb zur betätigung einer armatur in der prozessautomatisierung
EP1425523B1 (de) Getriebe mit elektromechanischem getriebesteller
DE4239947C1 (de) Antriebseinheit zur steuerung und regelung von armaturen o. dgl.
DE202018006476U1 (de) Elektromechanisches, aktives, doppelt-redundantes, zweimotoriges Stellglied zur Betätigung einer Komponente eines Fahrzeugs
EP1725790A1 (de) Reduktionsgetriebe eines elektrischen stellglieds
EP2539607B1 (de) Vorrichtung zur umsetzung einer drehbewegung in eine axialbewegung
WO2015144147A1 (de) Getriebeaktor für ein kraftfahrzeuggetriebe
WO2007087914A1 (de) Stelleinrichtung, insbesondere für eine kraftfahrzeug-feststellbremse
DE102016124117B4 (de) Türkomponente mit einem steuerbaren Drehdämpfer
DE10137454A1 (de) Drosselklappenstutzen
DE3490071T1 (de) Elektrisch gesteuerter Drehstellbetrieb
EP1156200A2 (de) Klappenstelleinheit
EP0981684B1 (de) Lastverstelleinrichtung
DE19948265C2 (de) Linearstellglied
DE102018123052B4 (de) Elektrischer Kupplungsaktuator mit Drehwinkelsensor
WO2011063904A1 (de) Betätigungsvorrichtung für gehäuse- oder gehäuselose armaturen
DE10316423A1 (de) Getriebeaktor mit einer Lagerstelle für die Schaltschienen
DE102018207927A1 (de) Steuervorrichtung
DE102013200658A1 (de) Schaltvorrichtung für ein Zahnräderwechselgetriebe eines Kraftfahrzeugs
DE102022118564B3 (de) Getriebesensoreinheit und Schaltgetriebe
DE19822667A1 (de) Vorrichtung zum Betätigen eines automatisierten Schaltgetriebes
EP0864782A1 (de) Vorrichtung zum elektromechanischen Schalten eines Gangwechselgetriebes
EP1180843A1 (de) Linearstellglied
DE102004009573A1 (de) Stellantrieb für Armaturen
EP4267872A1 (de) Ventilvorrichtung

Legal Events

Date Code Title Description
OM8 Search report available as to paragraph 43 lit. 1 sentence 1 patent law
OP8 Request for examination as to paragraph 44 patent law
8364 No opposition during term of opposition
R082 Change of representative

Representative=s name: ANDRES, ANGELIKA, DIPL.-PHYS., DE

R119 Application deemed withdrawn, or ip right lapsed, due to non-payment of renewal fee