DE112007002049T5

DE112007002049T5 - Feder-Rückstellventil mit Betätigungseinrichtung

Info

Publication number: DE112007002049T5
Application number: DE112007002049T
Authority: DE
Inventors: Soon-Won Sungnam Park
Original assignee: EUNHA MACHINERY INDUSTRIAL Co Ltd Gwangmyoung; Eunha Machinery Ind Co Ltd
Current assignee: Noah Actuation Co Ltd Kr
Priority date: 2006-09-07
Filing date: 2007-02-23
Publication date: 2009-07-30
Anticipated expiration: 2027-02-24
Also published as: US20110049407A1; KR100734394B1; WO2008029977A1; DE112007002049B4; US8360393B2

Abstract

Feder-Rückstellventil mit Betätigungseinrichtung (100), umfassend:
einen Motor (105);
ein erstes Schneckengetriebe (130) mit einer ersten Schneckenwelle (131), die am Motor (105) kraftübertragend angeschlossen ist, und mit einem ersten Schneckenrad (132), das senkrecht an die erste Schneckenwelle (131) angeschlossen ist;
ein erstes Planetengetriebe (110) mit einem Bremselement (180) in Verbindung mit dem ersten Schneckenrad (132);
ein zweites Planetengetriebe (120), das mit dem ersten Planetengetriebe (110) gekoppelt ist und gegenüberliegend dem Bremselement (180) angeordnet ist;
ein zweites Schneckengetriebe (140) mit einer zweiten Schneckenwelle (141), die im Wellenanschluss mit dem zweiten Planetengetriebe (120) ist, und mit einem zweiten Schneckenrad (142), das in senkrechter Verzahnung an die zweite Schneckenwelle (141) angeschlossen ist;
ein elastisches Element (160), das auf einer von der zweiten Schneckenwelle (141) zur gegenüberliegenden Seite des zweiten Planetengetriebes (120) verlängerten Welle (141a) angebracht ist; und
ein Ventil, das mit dem zweiten Schneckenrad (142) gekoppelt...

Description

Technisches Gebiet
Die Erfindung bezieht sich auf eine Ventilbetätigungseinrichtung, insbesondere auf eine Ventilbetätigungseinrichtung, die ein Ventil mit verhältnismäßig kleiner Absperrkraft öffnen/schließen kann.
Stand der Technik
Eine derartige Ventilbetätigungseinrichtung dient dazu, ein Ventil im Notfall zu öffnen bzw. zu schließen, z. B. wenn bei Feuer der Strom ausfällt und die Ventilbetätigungseinrichtung ein Ventil zur Belüftung einer Halle öffnen soll. Wenn ein Unfall auf einem Schiff oder in einer Chemiefabrik geschieht, sollten Ventile in analoger Weise automatisch geschlossen werden, um gefährliche Gase zu vermeiden.
Es gibt zwei Bauarten von Ventilbetätigungseinrichtungen. Eine ist der pneumatische Aktuator, der mit Druckluft arbeitet; die andere Bauart ist der Elektromotor-Aktuator. Bei der pneumatischen Bauart ist die Bereitstellung von Druckluft unverzichtbar. Folglich ist der elektromotorische Aktuator einfacher zu betreiben und daher gebräuchlich. Die motorbetriebene Ventilbetätigungseinrichtung wird durch ein Notstromaggregat oder durch die Antriebskraft eines elastischen Elements betrieben, um im Notfall ein Ventil zu schließen. Im Allgemeinen ist die Nutzung der Antriebskraft eines elastischen Elements, z. B. eines Federspeichers mit Schraubenfedern, vor Ort häufiger als die Nutzung von Notstrom.
Eine herkömmliche Feder-Rückstellventil-Betätigungseinrichtung hat einen sehr einfachen Aufbau, z. B. bei kleinen Typen einen Motor, ein daran angeschlossenes Schneckengetriebe und ein Planetengetriebe. Ein Ventil wird an eine Sonnenradwelle (Abtriebswelle) des Planetengetriebes angeschlossen und ein elastisches Element wird zwischen der Sonnenradwelle und dem Ventil eingesetzt. In anderen Fällen wird bei großen Feder-Rückstellventil-Betätigungseinrichtungen eine aufwändigere Struktur angewendet. Große Bauarten umfassen ein erstes Schneckengetriebe, ein zweites Schneckengetriebe und zwei Planetengetriebe, die an das zweite Schneckengetriebe angeschlossen werden, sowie ein elastisches Element, das auf die Abtriebswelle eingepasst wird. Bei dieser Feder-Rückstellventil-Betätigungseinrichtung wird die Antriebskraft des Motors vom ersten Schneckengetriebe zum zweiten Schneckengetriebe übertragen, sowie zum ersten Planetetengetriebe und dann zum zweiten Planetengetriebe, wodurch das am zweiten Planetengetriebe angeordnete Ventil geöffnet bzw. geschlossen wird. Im Notfall, z. B. bei Stromausfall wird eine an das erste Schneckengetriebe angeschlossene Bremse freigegeben und das Ventil wird durch die Kraft des elastischen Elements, das auf der Abtriebswelle (zweite Sonnenradwelle) montiert ist, geöffnet/geschlossen.
Jedoch besitzt die herkömmliche Feder-Rückstellventil-Betätigungseinrichtung einige Mängel, da ein elastisches Element mit großen Federkoeffizienten und hoher Zugkraft verwendet werden sollte, um das Ventil direkt zu betätigen, weil sowohl das elastische Element als auch das Ventil auf die End-Abtriebswelle montiert sind, so dass die Lebensdauer der Ventilbetätigungseinrichtung wegen der großen Belastung auf der Abtriebswelle gering ist und das Bauvolumen der Betätigungseinrichtung groß ist.
Wesen der Erfindung – technisches Problem
Aufgabe der Erfindung ist es daher, die vorstehenden Nachteile zu vermeiden und eine Feder-Rückstellventil-Betätigungseinrichtung zu schaffen, die genügend Antriebskraft aufbringen kann, um das Ventil im Notfall durch ein elastisches Element mit verhältnismäßig kleinen Elastizitätskoeffizienten zu öffnen/schließen, sowie die Belastung zu verringern, die an der Ausgangswelle zum Ventil anliegt.
Technische Lösung
Weiterhin soll eine Feder-Rückstellventil-Betätigungseinrichtung geschaffen werden, die ein verhältnismäßig kleineres Bauvolumen als herkömmliche Aktuatoren einnimmt, indem man die Position des elastischen Elements ändert, das an die Ausgangswelle angeschlossen ist.
Um die oben genannte Aufgabe zu lösen, wird gemäß der vorliegenden Erfindung eine Getriebekombination vorgeschlagen, die aus einem ersten und zweiten Planetengetriebe zwischen einer ersten Schneckenwelle und einer zweiten Schneckenwelle besteht, welche bei Stromausfall manuell betrieben werden kann, wobei ein elastisches Element auf der zweiten Schneckenwelle in Getriebekombination mit der Feder-Rückstellventil-Betätigungseinrichtung montiert ist.
Insbesondere umfasst die Feder-Rückstellventil-Betätigungseinrichtung gemäß der vorliegenden Erfindung einen Motor; ein erstes Schneckengetriebe mit einer ersten Welle, die am Motor kraftübertragend angeschlossen ist, und ein erstes Schneckenrad, das senkrecht an die erste Schneckenwelle angeschlossen ist; ein erstes Planetengetriebe mit einem Bremselement in Verbindung mit dem erstem Schneckenrad; ein zweites Planetengetriebe, das mit dem ersten Planetengetriebe verbunden ist und gegenüberliegend dem Bremselement angeordnet ist; ein zweites Schneckengetriebe mit einer zweiten Schneckenwelle, die im Wellenanschluss mit dem zweitem Planetengetriebe ist, und mit einem zweiten Schneckenrad, das in senkrechter Verzahnung an die zweite Schneckenwelle angeschlossen ist; ein elastisches Element, das auf einer von der zweiten Schneckenwelle zur gegenüberliegenden Seite des zweiten Planetengetriebes verlängerten Welle angebracht ist; und ein Ventil, das am zweiten Schneckenrad angebracht ist.
Bevorzugt ist der Motor vorwärts und rückwärts drehend ausgebildet.
Vorzugsweise umfasst die Feder-Rückstellventil-Betätigungseinrichtung ein Handrad-Schneckengetriebe zwischen dem ersten und dem zweiten Planetengetriebe.
Bevorzugt weist die Feder-Rückstellventil-Betätigungseinrichtung ein erstes Hohlrad-Element auf, das einen ersten Flansch, der am ersten Schneckenrad angeschlossen ist, und erstes Hohlrad umfasst, das am ersten Hohlradflansch angeschlossen ist; und Planetenräder, die sich zur Innenverzahnung des ersten Hohlrads drehen, und ein Sonnenrad, das mit den Planetenrädern mitdrehend verbunden ist.
Vorzugsweise umfasst das zweite Planetengetriebe in der Feder-Rückstell-Ventilbetätigungseinrichtung eine zweite Sonnenradwelle, die mit dem ersten Planetengetriebe verbunden ist und ein zweites Sonnenrad aufweist, das an die zweite Sonnenradwelle angeschlossen ist; und ein zweites Hohlrad-Element, das über Planetenräder mit dem zweiten Sonnenrad verbunden ist und an das erste Planetengetriebe angeschlossen ist.
Bevorzugt umfasst die Feder-Rückstellventil-Betätigungseinrichtung zudem ein Handrad-Schneckengetriebe zwischen dem ersten Planetengetriebe und dem zweiten Planetengetriebe mit einer Handrad-Schneckenwelle, die mit einem Handrad außerhalb des Hauptkörpers verbunden ist, und ein Handrad-Schneckenrad, das an der Schneckenwelle angeschlossen ist, und mit dem zweiten Planetengetriebe durch einen zweiten Planetengetriebeträger gekoppelt ist.
Vorzugsweise umfasst das Bremselement in der Feder-Rückstellventil-Betätigungseinrichtung eine Bremswelle und ein Kupplungselement, das an einem Ende der Bremswelle angebracht ist, und einen Anschlag auf der Bremswelle.
Bevorzugt weist die Feder-Rückstellventil-Betätigungseinrichtung ein Anschlagrad auf, das auf die Bremswelle aufgesetzt ist und am Umkreis unrund ausgebildet ist, und einen Anschlagstift, der ein elastisches Anschlagelement an einem Ende davon besitzt, und einen Anschlaghebel, der am Anschlagstift gelenkig angeschlossen ist.
Vorzugsweise ist in der Feder-Rückstellventil-Betätigungseinrichtung das elastische Element durch eine gewickelte Spiralfeder gebildet.
Zudem ist es in der Feder-Rückstellventil-Betätigungseinrichtung bevorzugt, dass Halteelemente auf beiden Seiten des zweiten Schneckenrads installiert sind, um die Drehung des zweiten Schneckenrads zu begrenzen.
Vorzugsweise wird in der Feder-Rückstellventil-Betätigungseinrichtung das zweite Schneckenrad an die Ausgangswelle angeschlossen und ein Anschlusselement auf der Ausgangswelle geschaffen, um verschiedene Ventile daran anpassen zu können.
Bevorzugt ist in der Feder-Rückstellventil-Betätigungseinrichtung eine Puffer-Einheit an beiden Seiten der zweiten Schneckenwelle vorgesehen, um die Bewegung entlang der Axialrichtung der zweiten Schneckenwelle zuzulassen.
Vorzugsweise ist in der Feder-Rückstellventil-Betätigungseinrichtung eine Überdrehmoment-Schalteinheit auf der zweiten Schneckenwelle vorgesehen, um eine Überdrehmoment-Bewegung entlang der Axialrichtung der zweiten Schneckenwelle zu verhindern.
Bevorzugt umfasst die Überdrehmoment-Schalteinheit eine Drehmoment-Welle, die durch einen Drehmoment-Stift drehbar auf der zweiten Schneckenwelle senkrecht angeschlossen ist und einen Drehsensor auf der Drehmoment-Welle, um deren Drehung zu erfassen.
Vorteilhafte Effekte
Da gemäß der vorliegenden Erfindung die beiden Planetengetriebe zwischen den beiden Schneckenwellen installiert werden und das elastische Element an die zweite Schneckenwelle angekoppelt ist, kann die Belastung der Ausgangswelle erheblich verringert werden, so dass das Öffnen/Schließen sehr einfach ist, selbst wenn der Federkoeffizient klein ist, wodurch eine Verringerung der Größe möglich wird.
Gemäß der vorliegenden Erfindung kann das Ventil nicht nur durch den Betrieb des elastischen Elements zurückgestellt werden, sondern auch durch Fixieren der Bremswelle mit einem separaten Anschlagelement und Drehen des Handrads an der Außenseite.
Kurzbeschreibung der Zeichnungen
Nachfolgend wird die vorliegende Erfindung anhand von Beispielen ausführlicher mit Bezug auf die beiliegenden Zeichnungen beschrieben, in denen:
1 ist ein Längs-Querschnitt der Feder-Rückstellventil-Betätigungseinrichtung gemäß der vorliegenden Erfindung.
2 ist die Querschnittsansicht entlang der Linie B-B in 1, von oben gesehen.
3 ist eine ausführliche Querschnittsansicht des ersten Schneckengetriebes entlang der Linie C-C in 1;
4 ist ein Seitenquerschnitt des zweiten Planetengetriebes entlang der Linie D-D in 1;
5 ein Seitenquerschnitt des zweiten Schneckengetriebes entlang der Linie E-E in 1;
6 ein Seitenquerschnitt des Handrad-Schneckengetriebes entlang der Linie F-F in 1;
7A und 7B sind Ausschnitte der Überdrehmoment-Schalteinheit in 1.
Beste Ausführungsart der Erfindung
1 ist die Querschnittsansicht der Feder-Rückstellventil-Betätigungseinrichtung gemäß der vorliegenden Erfindung und 2 bis 6 sind die Querschnittsansichten entlang den Linien B-B, C-C, D-D, E-E und F-F in 1, sowie 7A und 7B Ausschnitte der Überdrehmoment-Schalteinheit in 1, wobei 7A die vordere Schnittansicht ist und 7B die seitliche Schnittansicht zeigt.
Mit Bezug auf 1–3 umfasst die Feder-Rückstellventil-Betätigungseinrichtung 100 einen Motor 105, ein erstes Schneckengetriebe 130, ein zweites Schneckengetriebe 140, ein erstes Planetengetriebe 110 und ein zweites Planetengetriebe 120.
Der Motor 105 ist auf einer Gehäuserippe 103 im Hauptkörper 101 befestigt und an der Oberseite von einer Abdeckung 102 bedeckt. Der Motor 105 kann auch außen am Hauptkörper 101 installiert sein, aber die Unterbringung im Hauptkörper 101 ist bevorzugt. Der Motor 105 dreht sich wiederholt in Vorwärts- bzw. in Rückwärtsrichtung. Durch die wiederholte Vorwärtsdrehung und Rückwärtsdrehung kann die Ventilbetätigungseinrichtung (hier nicht gezeigt) betrieben werden. Der innere Rahmen ist mit einer ersten Rahmenabdeckung 103a und einer zweiten Rahmenabdeckung 103b bedeckt. Innerhalb dieses durch die erste und zweite Rahmenabdeckung 103a, 103b und die Gehäuserippe 103 definierten Raumes sind die beiden Planetengetriebe 110, 120 und das erste Schneckengetriebe 130 installiert. Eine Bremswelle 181 ist im Zentrum der ersten Rahmenabdeckung 103a drehbar gelagert und eine zweite Schneckenwelle 141 ist im Zentrum der zweiten Rahmenabdeckung 103b drehbar gelagert.
Das erste Schneckengetriebe 130 umfasst ein Schneckenrad 132 und eine Schneckenwelle 131. Die Schneckenwelle 131 wird mit der Welle des Motors 105 verbunden, um die Drehung des Motors zu übertragen. Das Schneckenrad 132 steht dabei im Eingriff mit der Schneckenwelle 131. 3 zeigt die Verzahnung zwischen dem (ersten) Schneckenrad 132 und der (ersten) Schneckenwelle 131 im Detail.
Die Ventil-Betätigungseinrichtung 100 gemäß der vorliegenden Erfindung umfasst zwei Planetengetriebe 110, 120. Die beiden Planetengetriebe 110 und 120 liegen sich gegenüber. Das erste Planetengetriebe 110 wird auf der Bremswelle 181 installiert und das zweite Planetengetriebe 120 mit der Welle 141 des zweiten Schneckengetriebes 140 gekoppelt.
Im Allgemeinen umfasst das erste Planetengetriebe 110 ein erstes Hohlrad-Element 113, ein erstes Sonnenrad 111 und erste Planetenräder 112. Das erste Hohlrad-Element 113 umfasst einen ersten Hohlradflansch 113b, an dem das erste Schneckenrad 132 angeschlossen ist, und ein erstes Hohlrad 113a, das an den ersten Hohlradflansch 113b angeschlossen ist. Die ersten Planetenräder 112, vorzugsweise drei, sind zwischen dem ersten Hohlrad 113 und dem ersten Sonnenrad 111 angeordnet und drehen sich um das erste Sonnenrad 111 entlang der Innenfläche des ersten Hohlrads 113a. Das erste Sonnenrad 111 ist mit der Bremswelle 181 gekoppelt. Der vorstehende Aufbau für das erste Planetengetriebe 110 ist ähnlich dem zweiten Planetengetriebe 120, das im 4 gezeigt ist.
Das Bremselement 180 besteht aus einer Bremswelle 181 und einem Kupplungselement 182. Ein Ende der Bremswelle 180 ist am Hauptkörper 101 gelagert, während das andere Ende durch das erste Sonnenrad 111 hindurch in der ersten Rahmenabdeckung 103a eingesetzt ist. Das Kupplungselement 182 wird an einem Ende der Bremswelle 181 installiert. Es ist bevorzugt, dass ein Anschlagelement 170 um die Bremswelle 181 herum installiert wird.
Wie in 1 und 2 gezeigt, umfasst das zweite Schneckengetriebe 140 eine zweite Schneckenwelle 141 und ein zweites Schneckenrad 142, ähnlich wie beim ersten Schneckengetriebe 130. Die zweite Schneckenwelle 141 ist auf einer zentralen Säule 104 in Fortsetzung des Hauptkörpers 101 drehbar gelagert und an die zweite Hohlradwelle 123b angeschlossen. Das zweite Schneckenrad 142 ist mit einer Ausgangswelle 144 nahe der zentralen Säule 104 verbunden. Anders als die herkömmliche Ventil-Betätigungseinrichtung wirkt die Feder-Rückstellventil-Betätigungseinrichtung gemäß der vorliegenden Erfindung über die Schneckenwelle 141 auf die Ausgangswelle 144. Es ist bevorzugt, auf der Ausgangswelle 144 Verbindungsmittel 145 vorzusehen, um verschiedene Ventilbetätigungseinrichtungen zu installieren.
Das elastische Element 160 wird um eine zentrale Buchse 164 herum installiert, die an eine Welle 141a angeschlossen ist, die die zweite Schneckenwelle 141 auf die gegenüberliegende Seite des zweiten Planetengetriebes 120 verlängert. In dieser Ausführungsform ist das elastische Element durch eine mehrfach gewickelte Spiralfeder 160 gebildet. Das elastische Element 160 wird im Raum installiert, der durch ein Gehäuse 161 und einen Deckel 162 definiert wird. Das Gehäuse 161 wird auf der Seite des Hauptkörpers 101 durch Verbindungselemente 163 installiert. Die Federn windet sich in eine Richtung und wickelt sich in der anderen Richtung ab. Da im gewickelten Zustand elastische Energie gespeichert wird, kann die zweite Schneckenwelle 141 im Notfall durch die Abwickelkraft in entgegengesetzter Richtung betrieben werden.
Wie in 1, 7A und 7B gezeigt, ist an beiden Seiten der zweiten Schneckenwelle 141 eine Puffer-Einheit 146 vorgesehen. Vorzugsweise ist die Puffer-Einheit 146 durch ein Tellerfedernpaket 146a gebildet, das neben einem Lager 141b der zweiten Schneckenwelle montiert ist. Die Puffer-Einheit 146 kann die Axialbewegung der zweiten Schneckenwelle 141 aufgrund des übertragenen Stoßes von der Ventilbetätigungseinrichtung ausgleichen. Zudem kann die Puffer-Einheit 146 die Eingriffslänge des zweiten Schneckenrades regulieren, wenn das zweite Schneckengetriebe zusammengebaut wird.
Entsprechend der Rückstellventil-Betätigungseinrichtung der vorliegenden Erfindung ist es möglich, zu verhindern, dass sich die zweite Schneckenwelle 141 wegen der Überlast bewegt, indem eine Überdrehmoment-Schalteinheit 190 vorgesehen ist. Die Überdrehmoment-Schalteinheit 190 umfasst eine Drehmoment-Welle 191, die senkrecht zur zweiten Schneckenwelle 141 angeordnet ist, und einen Drehsensor 192, der auf der Drehmoment-Welle installiert ist. Die Drehmoment-Welle 191 wird mit der zweiten Schneckenwelle 141 verbunden, indem man darauf einen Drehmoment-Stift 193 in eine Rille 141c einsetzt. Folglich kann die Drehmoment-Welle 191 drehen, wenn sich die zweite Schneckenwelle 141 axial bewegt. Außerdem ermittelt der Drehsensor 192 die Drehung der Drehmoment-Welle 191. Das detektierende Signal wird zur Steuerung (nicht gezeigt) übertragen. Der Drehsensor 192 ist z. B. ein Grenzschalter.
Wie in 2 gezeigt, ist es bevorzugt, dass ein Halteelement 143 vorgesehen ist, um den Winkelbereich beim Öffnen/Schließen zu begrenzen, z. B. auf 90°, um das Ventil zu schützen.
Weiterhin umfasst die Feder-Rückstellventil-Betätigungseinrichtung ein Handrad-Schneckengetriebe 150 und ein Anschlagelement 170 zwischen dem ersten und zweiten Planetengetriebe 110, 120, um diese im Notfall manuell zu betätigen.
Wie in dem 6 gezeigt, umfasst das Handrad-Schneckengetriebe 150 eine Handrad-Schneckenwelle 151, die an ein Handrad H an der Außenseite des Hauptkörpers 101 angeschlossen ist, und ein Handrad-Schneckenrad 152, das mit der Handrad-Schneckenwelle 151 gekoppelt ist. Das Handrad-Schneckenrad 152 ist an die Planetenräder 122a durch einen Planetengetriebeträger 124 angeschlossen. Da der Planetengetriebeträger 124 an die Planetenräder 122a durch das Lager auf der zweiten Sonnenradwelle angeschlossen ist, kann er unabhängig von der zweiten Sonnenradwelle 121b drehen.
Wie in 2 gezeigt, umfasst das Anschlagelement 170 ein Anschlagrad 171, einen Anschlagstift 172 und einen Anschlaghebel 173. Das Anschlagrad weist am Umkreis eine Nut 171a auf und ist an die Bremswelle 181 angeschlossen. Ein elastisches Element 172a, z. B. Federn werden an einem Ende des Anschlagstifts 172 aufgesetzt, wodurch der Anschlagstift 172 in die Nut 171a eingreifen kann. Der Anschlaghebel 173 ist mit einem Gelenk 174 am Anschlagstift 172 angeschlossen.
In 5 verweist die allgemeine Bezugsziffer 106 auf einen Grenznocken-Schalter, der den Status der Ventil-Drehung angibt, und 107 auf ein Seitenglas.
Nachfolgend wird der Betrieb der oben erläuterten Feder-Rückstellventil-Betätigungseinrichtung im Detail beschrieben.
Die Feder-Rückstellventil-Betätigungseinrichtung 100 gemäß der Erfindung besitzt 3 Modi:

– Regelmäßiger Betriebsmodus, in dem Strom bereit steht,
– Notfall-Betriebsmodus bei einem Stromausfall, und
– manuelle Betätigungsart.

Im regelmäßigen Betriebsmodus, bei dem Strom ohne irgendein Problem bereit steht, dreht der Motor 105. Wenn der Motor 105 vorwärts dreht, wird zunächst die erste Schneckenwelle 131 angetrieben und dann dreht sich das erste Schneckenrad 132, das mit der ersten Schneckenwelle 131 verbunden ist. Da das erste Schneckenrad 132 durch die Bremswelle 181 über Lager und an das erste Hohlrad 113a über den ersten Hohlradflansch 113b angeschlossen ist, wird die Antriebskraft vom ersten Schneckenrad 132 zum ersten Hohlrad 113a übertragen. Dann wird die Antriebskraft vom ersten Hohlrad zu den ersten Planetenrädern 112 übertragen, daraufhin zum ersten Sonnenrad 111 und dann zur Bremswelle 181. Da zeitgleich das Bremselement 180 beaufschlagt ist und das Kupplungselement 182 die Bremswelle 181 bremst, kann die elektromagnetische Bremswelle 181 nicht drehen. Folglich ist das erste Sonnenrad im statischen Zustand, und die Antriebskraft vom ersten Schneckenrad 132 wird über das erste Hohlrad 113a zum zweiten Hohlrad 123a übertragen.
Dabei wird die Antriebskraft über die zweite Sonnenradwelle 121b und das zweite Sonnenrad 121a übertragen, dann über die zweiten Planetenräder 122a zum zweiten Hohlrad 123a. Jedoch kann die Antriebskraft nicht über den zweiten Planetengetriebeträger 124 auf das Handrad-Schneckenrad 152 wirken, wenn das zweite Planetengetriebe 120 umläuft. Folglich wird die zweite Schneckenwelle 141 über die zweite Hohlradwelle 123b durch die Drehung des zweiten Hohlrads 123a angetrieben, und das zweite Schneckenrad, das an die zweite Schneckenwelle angeschlossen ist, dreht sich. Durch die Drehung des zweiten Schneckenrads 142, wird das Ventil (nicht gezeigt) betätigt, welches über die Antriebsbuchse 145 an die Ausgangswelle 144 angekuppelt ist. Obwohl das elastische Element 160, das auf der Wellenverlängerung 141a der zweiten Schneckenwelle 141a montiert ist, vorgespannt wird, dreht sich die zweite Schneckenwelle 141 vorwärts gegen die Wicklungskraft der Spiralfeder 160. Dabei wirkt das Anschlagrad nicht als Bremse im regelmäßigen Betriebsmodus, da der Anschlagstift 172 von der Nut 171a des Anschlagrades 171 entfernt ist.
Wenn sich andererseits der Motor rückwärts dreht, nehmen das erste Schneckengetriebe 130, das erste und zweite Planetengetriebe 110, 120 und das zweite Schneckengetriebe 140 insgesamt einen entgegengesetzten Zustand zur Vorwärtsdrehung ein, so dass das Ventil geöffnet wird. Wenn die zweite Schneckenwelle 141 rückwärts dreht, ist das elastische Element 160 freigegeben und stört die Drehung der zweiten Schneckenwelle 141 nicht. Die Drehrichtung des Motors 105 und das Öffnen/Schließen der Ventilbetätigungseinrichtung können auch geändert werden.
Wenn der Strom ausfällt, geht die Ventilbetätigungseinrichtung automatisch in den Notfall-Betriebsmodus über. Da sich im Notfall-Betriebsmodus der Motor 105 nicht drehen kann und das Bremselement 180 nicht aktiviert ist, ist die Bremswelle 181 frei gegeben. Folglich dreht das zweite Schneckenrad bei Stromausfall durch die Rückstellkraft der Spiralfeder 160 in entgegengesetzter Richtung und gleichzeitig wird das an die Ausgangswelle 144 angeschlossene Ventil durch das entgegengesetzt drehende Schneckenrad 142 geöffnet. Durch das obige Verfahren wird das Ventil, das an der Ventilbetätigungseinrichtung angebracht ist, automatisch geöffnet, z. B. zur Entlüftung. Ebenso kann durch Ändern der Drehrichtung und/oder des Betriebs der Ventilöffnung/-schließung das Ventil auch automatisch geschlossen werden, um das Austreten von gefährlichen Gasen bei einem Unfall auf einem Schiff oder in einer Chemiefabrik zu vermeiden.
Wenn die Ventilbetätigungseinrichtung gemäß der vorliegenden Erfindung bei Stromausfall und inaktiven Motor 105 manuell betrieben werden soll, kann eine Bedienungsperson das Handrad H auf einer Seite des Hauptkörpers 101 benutzen. Wie in 2 gezeigt, betätigt die Bedienungsperson zuerst den Anschlaghebel 173, wodurch der Anschlagstift 172 in die Nut 171a des Anschlagrades eingreift, so dass das Anschlagrad 171 und damit die Bremswelle 181 fixiert ist. Wenn in diesem Fall die Bedienungsperson über das Handrad H die Handrad-Schneckenwelle 151 dreht, wird in Folge das Handrad-Schneckenrad 152, der zweite Planetenradträger 124, die zweiten Planetenräder 122a, das zweite Hohlrad 123a, dann die zweite Hohlradwelle 123b und die zweite Schneckenwelle 141 angetrieben. Folglich wird das zweite Schneckenrad 142, das an die zweite Schneckenwelle 141 angeschlossen ist, angetrieben, so dass das am zweiten Schneckenrad angeschlossene Ventil manuell geöffnet/geschlossen werden kann. Da die Ventilbetätigungseinrichtung mit dem Halteelement 143 ausgestattet ist, kann der Öffnungs-/Schließgrad in der manuellen Betätigungsart begrenzt werden.
Da außerdem entsprechend der Feder-Rückstellventil-Betätigung der vorliegenden Erfindung eine Überdrehmoment-Schalteinheit auf der zweiten Schneckenwelle 141 vorgesehen ist, kann eine Rückwirkung auf die zweite Schneckenwelle 141 durch das Öffnen/Schließen des Ventils oder Einwirkung von der Außenseite verhindert werden. Wenn sich z. B. die zweite Schneckenwelle 141 durch das Öffnen/Schließen des Ventils oder der Bewegung des zweiten Schneckenrads 142 entlang ihrer Axialrichtung bewegt, dreht sich die Drehmoment-Welle 191 der Überdrehmoment-Schalteinheit. Der Drehsensor 192 erfasst die Drehung und das Signal stoppt den Motor 105 oder wird zu einer außenseitigen Steuerung (nicht gezeigt) übertragen. Folglich kann die Feder-Rückstellventil-Betätigungseinrichtung 100 Stoßeinwirkungen auf das zweite Schneckenrad abmildern oder verhindern, während die Ausgangswelle und das Schneckenrad die Position beibehalten.
Wie oben erläutert, kann mit der Feder-Rückstellventil-Betätigungseinrichtung 100 der vorliegenden Erfindung die Belastung auf die End-Ausgangswelle durch das elastische Element 160 und die Überdrehmoment-Schalteinheit 190 auf der zweiten Schneckenwelle 141 verringert werden, wobei ein elastisches Element mit relativ kleinem Federkoeffizienten verwendet werden kann. Somit ist das Öffnen/Schließen des Ventils einfach und die Größe der Vorrichtung kann verringert werden.
Obwohl vorstehend die bevorzugte Ausbildung beschrieben wird, versteht eine Fachperson, dass die vorliegende Erfindung dadurch nicht eingeschränkt wird, sondern im Detail innerhalb des Schutzumfanges der beiliegenden Ansprüche variiert werden kann.
Zusammenfassung:
Die Erfindung betrifft ein Feder-Rückstellventil mit einem Motor (105), einem ersten Schneckengetriebe (130), einem ersten und zweiten Planetengetriebe (110, 120), einem zweiten Schneckengetriebe (140), einem elastischen Element (160) und einem Ventil, das mit dem zweiten Schneckengetriebe (140) gekoppelt ist. Da das erste und das zweite Planetengetriebe (110, 120) zwischen der ersten Schneckenwelle (131) und der zweiten Schneckenwelle (141) angeordnet sind und das elastische Element (160) mit der zweiten Schneckenwelle (141) gekoppelt ist, kann die Belastung der Ausgangswelle (144) erheblich reduziert werden, so dass der Öffnungs-/Schließbetrieb erleichtert wird und bei geringem Federkoeffizienten die Baugröße vermindert wird.

Claims

Feder-Rückstellventil mit Betätigungseinrichtung (100), umfassend: einen Motor (105); ein erstes Schneckengetriebe (130) mit einer ersten Schneckenwelle (131), die am Motor (105) kraftübertragend angeschlossen ist, und mit einem ersten Schneckenrad (132), das senkrecht an die erste Schneckenwelle (131) angeschlossen ist; ein erstes Planetengetriebe (110) mit einem Bremselement (180) in Verbindung mit dem ersten Schneckenrad (132); ein zweites Planetengetriebe (120), das mit dem ersten Planetengetriebe (110) gekoppelt ist und gegenüberliegend dem Bremselement (180) angeordnet ist; ein zweites Schneckengetriebe (140) mit einer zweiten Schneckenwelle (141), die im Wellenanschluss mit dem zweiten Planetengetriebe (120) ist, und mit einem zweiten Schneckenrad (142), das in senkrechter Verzahnung an die zweite Schneckenwelle (141) angeschlossen ist; ein elastisches Element (160), das auf einer von der zweiten Schneckenwelle (141) zur gegenüberliegenden Seite des zweiten Planetengetriebes (120) verlängerten Welle (141a) angebracht ist; und ein Ventil, das mit dem zweiten Schneckenrad (142) gekoppelt ist.
Feder-Rückstellventil nach Anspruch 1, wobei der Motor (105) vorwärts/rückwärts drehbar ist.
Feder-Rückstellventil nach Anspruch 1, weiter umfassend ein Handrad-Schneckengetriebe (150) zwischen dem ersten Planetengetriebe (110) und dem zweiten Planetengetriebe (120).
Feder-Rückstellventil nach Anspruch 1, wobei das erste Planetengetriebe (110) umfasst: ein Hohlrad-Element (113), das einen am ersten Schneckenrad (132) angeschlossenen Flansch (113b) und ein Hohlrad (113a) umfasst, das am Hohlrad-Flansch (113b) angeschlossen ist; Planetenräder (112), die sich zur Innenverzahnung des Hohlrades (113a) drehen; und ein Sonnenrad (111), das mit den Planetenrädern (112) mitdrehend verbunden ist.
Feder-Rückstellventil nach Anspruch 1, wobei das zweite Planetengetriebe (120) umfasst: ein Sonnenrad-Element (121), das eine Sonnenradwelle (121b), die mit dem ersten Planetengetriebe (110) verbunden ist und ein Sonnenrad (121a) aufweist, das an die Sonnenradwelle (121b) angeschlossen ist; Planetenräder (122a), die sich zur Umfangsverzahnung des Sonnenrads (121a) drehen; und ein Hohlrad-Element (123), das ein an die Planetenräder (122a) mitdrehend gekuppeltes Hohlrad (123a) und eine zweite Hohlradwelle (123b) umfasst, die am zweiten Hohlrad (123a) sowie an der zweiten Schneckenwelle (141) angeschlossen ist.
Feder-Rückstellventil nach Anspruch 1, weiter umfassend: ein Handrad-Schneckengetriebe (150) zwischen dem ersten und dem zweiten Planetengetriebe (110, 120) mit einer Handrad-Schneckenwelle (151), die außen ein Handrad (H) trägt, und mit einem Handrad-Schneckenrad (152), das an die Handrad-Schneckenwelle (151) angeschlossen ist und mit dem zweiten Planetengetriebe (120) durch einen zweiten Planetengetriebeträger (124) gekoppelt ist.
Feder-Rückstellventil nach Anspruch 1, wobei das Bremselement (180) umfasst: eine Bremswelle (181) und ein Kupplungselement (182) an einem Ende der Bremswelle (181), sowie ein Anschlagelement (170) auf der Bremswelle (181).
Feder-Rückstellventil nach Anspruch 7, wobei das Anschlagelement (170) umfasst: ein Anschlagrad (171), das auf der Bremswelle (181) aufgesetzt ist und am Umkreis unrund ausgebildet ist; einen Anschlagstift (172), der ein elastisches Anschlagelement an einem Ende davon aufweist; und einen Anschlaghebel (173), der am Anschlagstift (172) gelenkig angeschlossen ist.
Feder-Rückstellventil nach Anspruch 1, wobei das elastische Element (160) eine Spiralfeder ist.
Feder-Rückstellventil nach Anspruch 1, wobei Halteelemente (143) auf beiden Seiten des zweiten Schneckenrads (142) installiert sind, um den Umfang der Drehung des zweiten Schneckenrads (142) zu begrenzen.
Feder-Rückstellventil nach Anspruch 1, wobei das zweite Schneckenrad (142) an eine Ausgangswelle (144) angeschlossen ist, und ein Anschlusselement (145) an der Ausgangswelle (144) vorgesehen ist, um verschiedene Ventile daran anzupassen.
Feder-Rückstellventil nach Anspruch 1, wobei eine Puffer-Einheit (146) an beiden Seiten der zweiten Schneckenwelle (141) vorgesehen ist, um die Bewegung entlang der Axialrichtung der zweiten Schneckenwelle (141) zuzulassen.
Feder-Rückstellventil nach Anspruch 1, wobei eine Überdrehmoment-Schalteinheit (190) auf der zweiten Schneckenwelle (141) vorgesehen ist, um eine Überdrehmoment-Bewegung entlang der Axialrichtung der zweiten Schneckenwelle (141) zu verhindern.
Feder-Rückstellventil nach Anspruch 1, wobei die Überdrehmoment-Schalteinheit (190) umfasst: eine Drehmoment-Welle (191), die durch einen Drehmoment-Stift (193) an der zweiten Schneckenwelle (141) nahezu senkrecht angeschlossen ist; und einen Drehsensor (192) auf der Drehmoment-Welle (191), um deren Drehung zu erfassen.