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Die Erfindung betrifft ein elektrohydraulisches System mit einer Verstellvorrichtung für ein Ventil, mit einer Antriebseinrichtung, mit einer Stelleinrichtung und mit einer Vorspanneinrichtung, wobei die in der Vorspanneinrichtung gespeicherte Energie im Störfall auf die Stelleinrichtung übertragbar ist, sodass eine rotative Bewegung der Stelleinrichtung einsetzt, die zur Verstellung des rotativ betätigbaren Ventils führt.
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Solche elektrohydraulischen Systeme mit Prozessventilen können bei einer Vielzahl industrieller Anwendungen zum Einsatz kommen, zum Beispiel Unterwasser (off shore oil and gas) und auch Überwasser (on shore oil and gas).
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Solche Art elektrohydraulischer Systeme werden vor allem dazu genutzt, um Unterwasser in Wassertiefen bis zu mehreren tausend Metern im Zusammenhang mit der Förderung von Erdöl und Erdgas, mit Bergbau, naturwissenschaftlichen Erkundigungen oder Infrastrukturprojekten ein Element zu bewegen. So befinden sich zum Beispiel bei Erdöl- oder Erdgasförderanlagen auf See in großen Tiefen Prozessventile, mit denen der Volumenstrom des zu befördernden Mediums geregelt oder abgesperrt werden kann.
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Bei einer bekannten Vorrichtung ist die Stelleinrichtung mit einem Stellantrieb zur Betätigung eines Ventils mittels eines Stellglieds ausgeführt. Diesem Stellantrieb ist eine Notbetätigungseinrichtung zugeordnet, über die das Stellglied im Wesentlichen unabhängig von der Ansteuerung des Stellantriebs bei einer Störung zurückgestellt werden kann. Diese Notbetätigungseinrichtung hat einen Energiespeicher, dessen gespeicherte Energie zum Rückstellen freisetzbar ist. Hierbei hat die Notbetätigungseinrichtung einen Kolben, der einerseits vom Energiespeicher und andererseits von einem Druck in einem Druckraum beaufschlagt ist, der über ein Schaltventil mit einem Tank oder dergleichen verbindbar ist, um die im Energiespeicher gespeicherte Energie freizusetzen. Dabei ist der Kolben derart ausgebildet, dass er das Stellglied bei einer Entlastung des Druckraums in Rückstellrichtung verstellt. Die lineare Verschiebung des Kolbens im Notfall wird über einen linear verschiebbaren Mitnehmer in eine ebenfalls lineare Bewegung des Stellglieds (Konsole) verwandelt, über das das Ventil geschlossen wird. Zur Schließung eines rotativ betätigbaren Ventils ist die lineare Verschiebeeinrichtung weder vorgesehen noch geeignet. Insbesondere stört, dass mit der Linearbewegung eine unmittelbare Übertragung eines Drehmoments auf das Ventil nicht möglich ist.
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Auch wenn sich die bekannte Lösung bereits als sehr komfortabel und sicher herausgestellt hat, kann diese doch beispielsweise bei besonderen Platzanforderungen oder Lagen des Stellantriebs nicht immer zum Einsatz kommen. Gerade in diesen Situationen bedarf es eines neuen Konzeptes.
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Hiervon ausgehend ist es Aufgabe der vorliegenden Erfindung, ein elektrohydraulisches System mit einer Verstellvorrichtung zu schaffen, das die genannten Nachteile lindert oder sogar vermeidet. Insbesondere sollen auf konstruktiv einfache Weise eine kompakte Bauweise, namentlich ein kleiner Bauraum und eine gesteigerte Lebensdauer, verwirklicht werden. Außerdem soll eine effektive Verstellung des Stellantriebs auf einfache Art ermöglicht werden. Schließlich soll ein sicheres Schließen des rotativ betätigbaren Ventils bei Ausfall der Energieerzeugung erfolgen.
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Diese Aufgaben werden gelöst mit einer Anordnung gemäß dem unabhängigen Patentanspruch 1. Weitere Ausgestaltungen der Erfindung sind in den abhängigen Patentansprüchen angegeben. Es ist darauf hinzuweisen, dass die Beschreibung, insbesondere im Zusammenhang mit den Figuren, weitere Einzelheiten und Weiterbildungen der Erfindung anführen, die mit den Merkmalen aus den Patentansprüchen kombinierbar sind.
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Hierzu trägt ein elektrohydraulisches System mit einer Verstellvorrichtung für ein Ventil mit einer Antriebseinrichtung, mit einer Stelleinrichtung und einer Vorspanneinrichtung bei, wobei die in der Vorspanneinrichtung gespeicherte Energie im Störfall auf die Stelleinrichtung übertragbar ist, sodass eine rotative Bewegung der Stelleinrichtung einsetzt, die zur Verstellung des Ventils führt. Dabei umfasst die Vorspanneinrichtung mindestens ein elastisches Element umfasst, das koaxial zu einer Stellachse der Stelleinrichtung angeordnet ist.
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Es ist möglich, dass mehrere elastische Elemente (in Serie und/oder parallel zueinander) angeordnet sind. Mehrere elastische Elemente können als Paket kombiniert sein. Das elastische Element ist insbesondere mit einem Metall gebildet. Es hat insbesondere eine äußere Form, die elastisch veränderbar ist.
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Das elastische Element ist insbesondere nach Art eines (etwa zylinderförmigen) Hohlkörpers ausgeführt. Insbesondere weist das elastische Element eine Zentrumsachse auf, um die es sich herum erstreckt.
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Das elastische Element umgibt zumindest teilweise die Stellachse.
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Die Anordnung ist insbesondere so gewählt, dass das mindestens eine elastische Element bzw. alle zugehörigen elastischen Elemente einen zentralen Hohlraum bilden, durch den sich hindurch etwa mittig die Stellachse hindurch erstreckt.
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Das hier vorgestellte elektrohydraulische System umfasst einen gekapselten Notantrieb mit einem mechanischen Energiespeicher (hier mittels des mindestens einen elastischen Elements). Über eine mechanische Spindel oder über einen Hydromotor wird die in dem elastischen Element (z. B. einer Feder) gespeicherte Energie in eine Drehbewegung umgesetzt. In beiden Fällen kann die Feder durch einen hydraulischen Zylinder während des normalen Betriebs gespannt gehalten werden, der über ein Ventil abgesperrt ist. Beim Öffnen des Ventils (z. B. aufgrund eines Stromausfalls) wird der Zylinder von der Feder geschoben und die Energie freigesetzt. Die Drehbewegung führt im Störfall zur unmittelbaren Verstellung und damit zur schnellen Schließung eines rotativ betätigten Ventils. Das Auslösen der Stelleinrichtung erfolgt schnell und ausfallsicher.
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Mit der vorliegenden Vorrichtung ist ein Notfall-Sicherheits-Modul für rotative Achsen, insbesondere Prozessventile, geschaffen, ohne elektrische Batterien zu verwenden. Das Modul ist Unterwasser austauschbar und ermöglicht eine Betätigung des Ventils durch einen externen Aktuator oder Roboter.
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Für vielfache Anwendungen Unterwasser und auch Überwasser (on shore oil and gas) wird ein rotativ betätigbarer Aktuator bevorzugt, der mit einer Standardschnittstelle (zum Beispiel durch ein ROV = Remotely Operated Vehicle oder AUV = Autonomous Underwater Vehicle) ausgewechselt werden kann. Mit dem hier vorgestellten elektrohydraulischen System wird ein Störfallsicherungs- und Schließmechanismus für rotative Aktuatoren realisiert unter Verwendung eines Federsystems und einer hydraulischen Regelung (ohne elektrische Batterien), das durch einen externen Aktor oder Unterwasser-Roboter oder Fahrzeug (zum Beispiel ROVs und AUVs) ausgetauscht und betrieben werden kann.
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Der Störfallsicherungsmechanismus für rotativ betätigbare Ventile verwendet keine Batterien, sondern gebraucht Federn mit einer zuverlässigen hydraulischen Regelung, die auch Unterwasser ausgetauscht werden können, die einen Spindelantrieb oder einen Hydromotor aufweisen und/oder auch ein komplettes Antriebssystem enthalten kann (das heißt nicht nur Sicherungsfunktionen, sondern auch die normalen betrieblichen Arbeiten).
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Die hier vorgestellte Verstellvorrichtung verwirklicht eine Störfallsicherung mit einem Federsystem, wobei das Sicherheitsregelsystem in eine hydraulische Regelung integriert ist, das heißt, eine elektrische Antriebseinrichtung wird entkoppelt und ein erforderliches Drehmoment und eine Drehbewegung werden bereitgestellt, um ein Prozessventil in eine gesicherte (geschlossene) Position zu bringen und in dieser Position zu halten.
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Das Notfall-Sicherheits-Modul für rotativ betriebene Prozessventile ermöglicht ein hohes Sicherheits- und Zuverlässigkeitsniveau für eine lange Betriebsdauer (zum Beispiel 25 Jahre). Es kann als unabhängiges Modul verwendet werden, sowohl zur Ergänzung existierender elektrischer Aktoren oder als Einzelaktor. Das Modul kann auf einfache Art Unterwasser ausgetauscht werden; der Betrieb eines externen Werkzeugs oder Aktuators kann durch ein elektrohydraulisches Regelsystem deaktiviert werden (kein Block).
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Die Antriebsvorrichtung für die Verstellvorrichtung kann ein Remote Operated Vehicle (ROV) oder ein Autonomous Underwater Vehicle (AUV) oder Roboter sein. Als Stelleinrichtung kommen vorzugsweise eine Spindel oder ein Hydromotor mit rotativem Antrieb in Betracht. Bevorzugt ist die Stelleinrichtung dazu eingerichtet, das Ventil rotativ anzutreiben, zum Beispiel Prozessventil.
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Die Ventile können vorzugsweise Absperrventile für das Sperren und Öffnen einer Leitung sein. Als Ventilelemente werden weiterhin vorzugsweise hydraulisch über Hydromotor oder mechanisch über Spindel verstellbare Kegelsitzventile verwendet. Die durch den Gegendruck erzeugte Schließkraft bewirkt eine elastische Verformung am Stützelement. Bei ausreichender Schließkraft ist eine leckagefreie Dichtheit gewährleistet. Hierbei wird ein Ventilkegel durch eine Bewegungsspindel auf einen Gehäusesitz gepresst. Die Gewindemutter kann im Gehäuse liegen. Der Antrieb der Bewegungsspindel erfolgt vorzugsweise über einen Stellantrieb, der eine Drehbewegung ausführt. Die Bewegungsspindel mit dem Ventilkegel wird beim Öffnen und Schließen des Ventils linear verschoben, während die Gewindemutter ortsfest bleibt. Es können auch Kugelelemente mit durchgehender Bohrung verwendet werden, die in einer Dichtung gelagert sind und bei Drehung um 90° die Öffnung freigeben bzw. absperren. Das Kugelelement und der Stellantrieb sind hierbei ortsfest. Weiterhin bevorzugt kommen Drehschieberventile zur Anwendung.
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Die Vorspanneinrichtung umfasst mindestens ein Federelement, zum Beispiel Torsionsfeder, biegebeanspruchte Schraubenfeder, Schenkelfeder, Spiralfeder oder ein anderes federndes Element. Die Vorspanneinrichtung kann mit einem Kolben zusammenwirken, der einen flüssigkeitsgefüllten Druckraum begrenzt, der dazu eingerichtet ist, die Stelleinrichtung bei einer Entlastung des Druckraums in Rückstellrichtung (Schließrichtung) des Ventils zu verstellen.
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Vorzugsweise übt das elastische Element ein Drehmoment auf die Stellachse aus.
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Bevorzugt umfasst das elastische Element mindestens ein Federsystem mit mindestens einer einzelnen Vorspannfeder oder (vorzugsweise) einer Mehrzahl zusammenwirkender Vorspannfedern. Mit Vorteil ist mindestens eine Vorspannfeder eine Torsionsfeder und/oder biegebeanspruchte Schraubenfeder.
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Vorzugsweise verläuft die Wirkung bzw. Krafteinleitung der Vorspannfeder im Wesentlichen in Umfangsrichtung der Stellachse.
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Bevorzugt ist der Vorspanneinrichtung Planetengetriebe vorgeschaltet. Das Planetengetriebe kann insbesondere dazu vorgesehen sein, eine (räumlich bzw. ermöglichte) Tordierung des mindestens einen Federelements und/oder des Federsystems in eine (bevorzugt) größere Rotation der Stellachse umzuwandeln. Ist das mindestens einen Federelements und/oder Federsystem so eingerichtet, dass es maximal um ca. 20° tordiert bzw. verdreht werden kann, so kann mittels des Planetengetriebes (und beispielsweise einer Übersetzung von ca. 4:1) eine Rotation der Stellachse von ca. 90° erreicht werden. Das Planetengetriebe kann zudem platzsparend um die Stellachse im Anschluss an das mindestens eine Federelement angeordnet sein.
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Mit Vorteil ist ein Schwenk-Aktuator mit einer federgetriebenen Rückstellfunktion vorhanden.
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Zweckmäßig ist ein Federpaket derart gebildet, dass innerhalb eines hohlzylinderartigen Vorspannelements zwei oder mehr Vorspannfedern parallel zueinander angeordnet sind.
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Vorzugsweise sind in der Mantelfläche des Vorspannelements Längsschlitze vorhanden. Damit sind insbesondere tordierbare geschlitzte (Metall-Blech-) Hülsen realisiert.
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Bevorzugt sind zwei oder mehr hohlzylinderartige Vorspannelemente koaxial zueinander und ineinander angeordnet, zwischen denen Gleitringe vorhanden sind.
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Insbesondere sind mehrere hohlzylinderartige Vorspannelemente bzw. elastische Federelemente vorgesehen, wobei diese stirnseitig und (gegenüberliegend) wechselweise fest und gleitend miteinander verbunden sind. Damit der maximale (und reversible) Tordierwinkel gesteigert werden, bei gleichzeitigen kompakter Bauweise.
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Bevorzugt ist eine (elektromagnetische) Spanneinrichtung für die Vorspanneinrichtung vorhanden. Die elektromagnetische Spanneinrichtung kann insbesondere eingerichtet sein, die Vorspannung einzustellen und/oder zu halten.
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Mit Vorteil ist eine Auslöseeinrichtung für die Vorspanneinrichtung vorgesehen. Die Auslöseeinrichtung kann insbesondere eingerichtet sein, die Vorspannung zu entspannen und/oder eine Drehmomenteinbringung mittels des mindestens einen Elements in die Stellachse auszulösen.
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Zweckmäßig ist eine Rückstelleinrichtung für die Vorspanneinrichtung vorhanden. Die Rückstelleinrichtung kann dazu eingerichtet sein, im Fall des Versagens einer dazu vorgesehenen elektromagnetische Spanneinrichtung die die Vorspannung der Vorspanneinrichtung einzustellen und/oder zu halten, wobei dies bevorzugt über einen alternativen Pfad erfolgt, insbesondere mit hydraulisch und/oder mechanisch betriebenen Bauteilen.
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Die Erfindung und das technische Umfeld werden nachfolgend anhand von Figuren näher erläutert. Dabei sind gleiche Bauteile mit gleichen Bezugszeichen gekennzeichnet. Die Darstellungen sind schematisch und nicht zur Veranschaulichung von Größenverhältnissen vorgesehen. Die mit Bezug auf einzelne Details einer Figur angeführten Erläuterungen sind extrahierbar und mit Sachverhalten aus anderen Figuren oder der vorstehenden Beschreibung frei kombinierbar, es sei denn, dass sich für einen Fachmann zwingend etwas anderes ergibt bzw. eine solche Kombination hier explizit untersagt wird. Es zeigen schematisch:
- 1a: eine Seitenansicht der Verstellvorrichtung mit geöffnetem Ventil und gespannter Vorspanneinrichtung,
- 1b: die Verstellvorrichtung gemäß 1a mit geschlossenem Ventil und entspannter Vorspanneinrichtung,
- 2a: im Schnitt I-I die Vorspanneinrichtung mit Torsionsfeder in gespannter Position gemäß 1a,
- 2b: im Schnitt II-II die Vorspanneinrichtung mit Torsionsfeder in entspannter Position gemäß 1b,
- 3: perspektivisch eine Ausführungsform der Vorspanneinrichtung mit hohlzylinderartigem Vorspannelement,
- 3a: vergrößert im Detail einen Endbereich des hohlzylinderartigen Vorspannelements gemäß 3,
- 4: eine Ausführungsform der Verstellvorrichtung mit elektromagnetischer Kupplung, elektromagnetischer Spanneinrichtung und mechanischer Rückstelleinrichtung,
- 5: eine Ausführungsform der Verstellvorrichtung wie 4, jedoch mit hydraulischer Rückstelleinrichtung,
- 6: eine Ausführungsform der Verstellvorrichtung mit elektromagnetischer Kupplung, hydraulischer Spanneinrichtung und mechanischer Rückstelleinrichtung,
- 7: eine Ausführungsform wie 6, jedoch mit Wegeventil zwischen Hydropumpe und Hydrozylinder und
- 8: eine Ausführungsform ähnlich wie 4, jedoch mit jeweils einem Modul für die Auslöseeinrichtung und die Vorspanneinrichtung sowie einem Modul für die Spanneinrichtung.
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Die 1a und 1b zeigen die Verstellvorrichtung 1 mit geöffnetem Ventil 2 und gespannter Vorspannfeder 9 (1a) und mit geschlossenem Ventil 2 und entspannter Vorspannfeder 9 (1b). Dargestellt ist die Verstellvorrichtung 1 für ein Ventil 2 mit einer Antriebseinrichtung 3, mit einer Stelleinrichtung 4 und einer Vorspanneinrichtung 5.
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Die Funktionsschaubilder nach den 1a und 1b zeigen die Stelleinrichtung 4 zur Betätigung des Ventils 2, zum Beispiel eines Prozessventils, über das ein Volumenstrom 6 einstellbar ist. Die Stelleinrichtung 4 hat einen Spindeltrieb mit einer Antriebseinrichtung 3, zum Beispiel einer Elektromaschine 7, die eine Spindel 8 antreibt. Es erfolgt eine Drehbewegung der Spindel 8 um die Längsachse 10 in Richtung der Pfeile A oder B. Die Drehbewegung der Spindel 8 wird im dargestellten Beispiel auf ein Kugelelement 11 des Ventils 2 mit einer durchgehenden Bohrung 12 übertragen, das in einem Ventilgehäuse 13 abdichtend gelagert ist. Durch das Ventilgehäuse 13 fährt ein Ventilkanal 14 hindurch, der an seinen Mündungen durch Rohre 15 fortgeführt wird und in dem ein gasförmiges oder flüssiges Medium (Volumenstrom 6) fließt.
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In dem Ventilgehäuse 13 ist ein Hohlraum ausgebildet, in dem das Kugelelement 11 mit der Bohrung 12 (Durchflussöffnung) drehbar gelagert ist. Das Kugelelement 11 ist koaxial am Abtriebsende 8.2 der Spindel 8 angebracht. In dem Zustand nach der 1a fluchten die Bohrung 12 und der Ventilkanal 14 miteinander; die volle Durchflussöffnung ist freigegeben, das Ventil 2 ist also geöffnet. Bei Drehung des Kugelelements 11 in Richtung des Pfeils C oder D um 90° überdecken das Kugelelement 11 und der Ventilkanal 14 einander, die Durchtrittsöffnung ist versperrt, das Ventil 2 ist geschlossen (siehe 1b).
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Die Elektromaschine 7 ist am Antriebsende 8.1 der Spindel 8 angeordnet. Durch Ansteuerung der Elektromaschine 7 im Normalbetrieb kann - über die Drehbewegung der Antriebswelle 24, der Elektromaschine 7 in Richtung der Pfeile E und F, der Drehbewegung der Spindel 8 in Richtung der Pfeile A und B und der Drehbewegung der Antriebsachse 25 des Ventils 2 in Richtung der Pfeile C und D - das Kugelelement 11 des Ventils 2 in Abhängigkeit von der Drehbewegung der Gewindespindel 8 in Richtung der Pfeile C und D verstellt werden.
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In dem Fall, in dem das Ventil 2 aufgesteuert (geöffnet) ist und somit ein gewisser Volumenstrom 6 eingestellt ist, würde bei einem Stromausfall oder anlageseitigem Störfall das Ventil 2 offenbleiben, sodass die Funktion der Prozessarmatur nicht mehr kontrollierbar ist. Für einen derartigen Störfall ist eine Notbetätigungseinrichtung vorgesehen, durch die die Spindel 8 in eine Grundposition zurückgestellt werden kann, in der das Ventil 2 geschlossen ist (1b). Bei der in den 1a und 1b dargestellten Lösung erfolgt diese Rückstellung mechanisch, wobei zur Notfallfunktion keinerlei Bauelemente elektrisch betätigt werden müssen. Die Notbetätigungsvorrichtung besteht im Wesentlichen aus einem Energiespeicher, im vorliegenden Fall aus der Vorspanneinrichtung 5 mit einer Vorspannfeder 9 (Federspeicher).
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Die Vorspannfeder 9 ist mit ihrem einen Ende an einem ersten Stützelement 17, zum Beispiel einer Lochscheibe, abgestützt. Die Lochscheibe ist drehbar auf der Stellachse 10 abgeordnet. Mit ihrem anderen Ende ist die Vorspannfeder 9 an einer Stufe 18.1 eines zweiten Stützelements 18, zum Beispiel einer auf der Spindel 8 starr befestigten Lochscheibe, abgestützt.
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Die 1a und 2a zeigen die Vorspannfeder 9 in gespannter Position, während die 1b und 2b die Vorspannfeder 9 in entspannter Position darstellen. Im Zuge der Entspannung der Vorspannfeder 9, zum Beispiel biegebeanspruchte Schraubenfeder, bewegt sich das zweite Stützelement 18 aus der ersten Position 18' (2a) in eine zweite Position 18" (2b). Hierbei wird das Ende der Vorspannfeder 9 durch die Stufe 18.1 nach oben gedrückt, sodass die Spindel 8 - im Querschnitt gesehen - um einen Winkel α = 90° um ihre Stellachse 10 (Längsachse) gedreht wird. Auf diese Weise wird das Kugelelement 11 des Ventils 2 ebenfalls um 90° in die geschlossene Position (1b) gedreht.
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3 zeigt perspektivisch eine Ausführungsform der Vorspanneinrichtung 5 mit hohlzylinderartigem Vorspannelement 16. Hierbei sind drei Hohlzylinder 19.1, 19.2 und 19.3 koaxial zueinander und ineinander angeordnet, zwischen deren einander zugeklärten Mantelflächen Gleitringe 22.1 und 22.2 vorhanden sind (vgl. 3a). Die Hohlzylinder 19.1, 19.2 und 19.3 bestehen zum Beispiel jeweils aus dünnem, biegsamen bzw. tordierbaren Blech, wobei in deren Mantelflächen eine Mehrzahl von achsparallelen und zueinander parallel angeordneten durchgehenden Längsschlitz 201 bis 20n vorhanden sind. Auf diese Weise ist eine Vorspanneinrichtung 5 mit kompakter Bauweise (wenig Platzbedarf) geschaffen, die eine erforderliche hohe Federkraft und Federverlagerung ermöglicht.
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In bzw. an einer Stirnseite des Vorspannelements 16 ist ein Planetengetriebe 21 (Planetenstufe) mit einem feststehenden Hohlrad 21.1, einem drehbaren Sonnenrad 21.2, drei drehbaren Planetenrädern 21.3 und einem drehbaren Planetenkranz 21.4 angeordnet. Das Planetengetriebe 21 ist eingerichtet, das Vorspannelement 16 in Umfangsrichtung der Stellachse 10 zu tordieren. Dadurch wird die mit dem Sonnenrad 21.2 fest verbundene Spindel 8 um ca. 90° gedreht. Mit 23 ist der Torsionsverlauf bezeichnet.
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Die 4 bis 8 zeigen unterschiedliche Ausführungsformen der Verstellvorrichtung 1. Aus Vereinfachungsgründen ist die Vorspanneinrichtung 5 am Beispiel einer Schraubenfeder dargestellt. Die abgewinkelt dargestellte Spindel 8 soll lediglich schematisch veranschaulichen, dass das bewegliche Ende der Vorspanneinrichtung 5 eingerichtet ist, ein Drehmoment auf die Spindel 8 auszuüben.
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Die in den 4 bis 8 dargestellten unterschiedlichen Ausbildungen umfassen jeweils einen Antrieb für eine Spanneinrichtung 26 für die Spannung der Vorspanneinrichtung 5, die Vorspanneinrichtung 5 (Störfallsicherung), eine Auslöseeinrichtung 27 für die Vorspanneinrichtung 5 und eine Rückstelleinrichtung 28.
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4 zeigt eine Ausführungsform der Verstellvorrichtung 1 mit folgenden Elementen: Der Antrieb für die Spanneinrichtung 26 erfolgt durch einen ersten Elektromotor 29, der über ein erstes Getriebe 32 mit der Spindel 8 zusammenwirkt. Die Vorspanneinrichtung 5 umfasst ein elastisches Element, zum Beispiel ein Federelement. Die Auslöseeinrichtung 27 weist eine elektromagnetisch betätigbare Kupplung 35 auf, die als Bremse wirkt, und über ein zweites Getriebe 33 mit der Spindel 8 zusammenarbeitet. Die Rückstelleinrichtung 28 ist mechanisch verwirklicht, zum Beispiel über die Antriebseinrichtung 3 mit Antriebswelle 24. Mit 35 ist eine Schnittstelle zwischen der Antriebseinrichtung 3 und der Spindel 8 bezeichnet. Mit 40 ist ein Positionsgeber bezeichnet.
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Nach 5 ist eine Verstellvorrichtung 1 vorgesehen wie 4, jedoch mit hydraulischer Rückstelleinrichtung 28. Hierzu ist ein hydraulischer Kreislauf vorhanden, der eine erste Hydropumpe 36 und einen Hydromotor 38 umfasst, die als rotatorischer Antrieb innerhalb der Spindel 8 zwischen der Antriebseinrichtung 3 (s. 4) und der Vorspanneinrichtung 5 angeordnet sind. Diese Ausbildung ermöglicht eine geringere Geschwindigkeit und geringere Kräfte.
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6 veranschaulicht eine Verstellvorrichtung 1, bei der die Spanneinrichtung 26 eine durch einen zweiten Elektromotor 30 angetriebene zweite Hydropumpe 37 umfasst, die einen linearen Hydraulikzylinder 39 beaufschlagt. Die Spanneinrichtung 26 ist elektrohydraulisch verwirklicht.
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7 verdeutlicht eine Verstellvorrichtung 1, bei der in der Spanneinrichtung 26 in eine Hydroleitung 41 zwischen der zweiten Hydropumpe 37 und dem Hydrozylinder 39 ein Wegeventil 42 mit Elektromagnet und Federrückführung eingeschaltet ist.
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8 stellt eine Verstellvorrichtung 1 mit einem ersten Modul 43 und einem zweiten Modul 44 dar. Das erste Modul 43 umfasst die Auslöseeinrichtung 27 und die Vorspanneinrichtung 5. Das zweite Modul 44 enthält die Spanneinrichtung 26. In einer Mehrventilanlage kann jedem der Ventile 2 ein erstes Modul 43 zugeordnet sein. Das zweite Modul 44 kann je nach Bedarf an eines der mehreren ersten Module 43 angeschlossen werden. Mit 34 ist ein drittes Getriebe bezeichnet.
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Bezugszeichenliste
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- 1
- Verstellvorrichtung
- 2
- Ventil
- 3
- Antriebseinrichtung
- 4
- Stelleinrichtung
- 5
- Vorspanneinrichtung
- 6
- Volumenstrom
- 7
- Elektromaschine
- 8
- Spindel
- 8.1
- Antriebsende
- 8.2
- Abtriebsende
- 9
- Vorspannfeder
- 9'
- erste Position
- 9"
- zweite Position
- 10
- Stellachse
- 11
- Kugelelement
- 12
- Bohrung
- 13
- Ventilgehäuse
- 14
- Ventilkanal
- 15
- Rohr
- 16
- Vorspannelement
- 17
- erstes Stützelement
- 18
- zweites Stützelement
- 18.1
- Stufe
- 18'
- erste Position
- 18"
- zweite Position
- 19
- Hohlzylinder
- 19.1
- erster Hohlzylinder
- 19.2
- zweiter Hohlzylinder
- 19.3
- dritter Hohlzylinder
- 20
- Längsschlitz
- 201 bis 20n
- Längsschlitze
- 21
- Planetengetriebe
- 21.1
- Hohlrad
- 21.2
- Sonnenrad
- 21.3
- Planetenrad
- 21.4
- Planetenkranz
- 22
- Gleitring
- 22.1, 22.2
- Gleitringe
- 23
- Torsionsverlauf
- 24
- Antriebswelle
- 25
- Antriebsachse
- 26
- Spanneinrichtung
- 27
- Auslöseeinrichtung
- 28
- Rückstelleinrichtung
- 29
- erster Elektromotor
- 30
- zweiter Elektromotor
- 31
- dritter Elektromotor
- 32
- erstes Getriebe
- 33
- zweites Getriebe
- 34
- drittes Getriebe
- 35
- Schnittstelle
- 36
- erste Hydropumpe
- 37
- zweite Hydropumpe
- 38
- Hydromotor
- 39
- Hydraulikzylinder
- 40
- Positionsgeber
- 41
- Hydroleitung
- 42
- Wegeventil
- 43
- erstes Modul
- 44
- zweites Modul
