DE2123677A1

DE2123677A1 - Antriebsvorrichtung, insbesondere für Ventile

Info

Publication number: DE2123677A1
Application number: DE19712123677
Authority: DE
Inventors: Ronald Anderson; Wicke Charles High; Houston Tex. Gulick (V.StA.)
Original assignee: Research Engineering Co., Houston, Tex. (V.StA.)
Priority date: 1971-05-13
Filing date: 1971-05-13
Publication date: 1972-11-16
Also published as: DE2123677C3; DE2123677B2

Description

PATENTANWÄLTE DR. ING. KARL BOEHMERT · DIPL-ING. ALBERT BOEHMERT

28 BREMEN · FELDSTRASSE 24 · TEL. (0421) »444038

Aktenzeichen, Heuanmeldung Name d. Anm.· HISEARCH ENGINEERING COMPAHI

_j 13. Mai 1971

Mein Zeichen: R 46 ²⁸ Bremen, den ·

RESEARCH ENGINEERING COMPANT, Houston, Staat Texas (V.St.A.)

Antriebsvorrichtung, insbesondere für Ventile

Die Erfindung betrifft eine Antriebsvorrichtung, die in erster Linie für Ventile verwendet wird. Die Erfindung befaßt sich insbesondere mit einer durch Federkraft rückstellbaren Antriebsvorrichtung, die elektrisch angetrieben sein kann.

Elektrische Antriebsvorrichtungen für Ventile sind an sich bekannt. Sie werden insbesondere zum ferngesteuerten und automatischen Betrieb verwendet. Die meisten bekannten elektrischen Antriebsvorrichtungen benötigen eine Reversierschaltung für ihren Antriebsmotor, um das Ventil sowohl öffnen als auch schließen zu können. Obwohl dies an sich schon zu einer Komplizierung der Antriebsvorrichtung führt, ist der Hauptnachteil einer solchen Antriebsvorrichtung darin zu sehen, daß beim Ausfallen des elektrischen Stroms keine automatisch ansprechende Sicherungsvorrichtung vorhanden ist. Das Ventil kann daher zur unrechten Zeit

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offen oder geschlossen bleiben, was bei manchen Anwendungen sehr kostspielig und gefährlich sein kann«

Durch die Erfindung wird eine elektrische Antriebsvorrichtung zur Betätigung eines Ventils geschaffen, die beim Ausfallen des Jtroms automatisch anspricht. Die Vorrichtung arbeitet mit einem sich nur in einer Richtung drehenden Motor, der über eine Kupplungseinrichtung mit einem Schraubengetriebe oder einer ähnlichen Überholvorrichtung verbunden ist. Die Mutter dieses Getriebes ist zur Betätigung des Ventils mit einem Gabelkopf verbunden, wobei durch eine Drehung der Schraubenspindel durch den Motor eine Bewegung der Mutter und durch diese die Bewegung der Ventilspindel hervorgerufen wird. Mit der Mutter ist eine mit Federkraft arbeitende Rückholvorrichtung verbunden, die auf ein Signal oder bei otromausfall anspricht und die Kupplungseinrichtung ausrückt und die Mutter und die Ventilspindel in ihre ursprüngliche otellung zurückführt.

Eine bevorzugte, nur als Beispiel zu wertende Ausführung der Erfindung ist im folgenden Teil der Beschreibung anhand der Zeichnung beschrieben. Die Zeichnung stellt eine teils im Schnitt gezeigte Draufsicht auf die bevorzugte Ausführungsform dar.

Die Antriebsvorrichtung kann an einem Ventil 10 oder einer anderen Vorrichtung, für deren Betätigung eine Drehbewegung über einen Winkel von etwa 90° erforderlich ist, mittels einer Halterung 11 und Schrauben befestigt sein» Bei der gezeigten Ausführungsform dient die Antriebsvorrichtung zur Betätigung eines

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hahnartigen Kegelventiles, dessen Spindel 15 um 90° gedreht werden muß.

Die Antriebsvorrichtung besteht aus einem Gehäuse 20, einer Kupplungseinrichtung 50, einem Getriebe- und Motorteil 'K) und einer mit Federwirkung arbeitenden Rückholvorrichtung 50. Die Kupplungseinrichtung 30 ist zwischen dem Motorteil 40 und dem Gehäuse 20 angeordnet und durch Schrauben 31, 32 befestigt. Durch diese Kupplungseinrichtung erstreckt sich die Schraubenspindel 60 eines kugelgelagerten Schraubengetriebes, das mit dem Motorteil 4-0 gekuppelt werden kann.

Die Ausbildung und die Wirkungsweise von kugelgelagerten Schraubengetrieben ist an sich bekannt. Die hier verwendete Anordnung ist jedoch in vieler Hinsicht einzigartig. Die Mutter 61 des Getriebes ist innerhalb des Gehäuses 20 gelagert,und mit einem Gabelkopf 21 durch eine Anordnung verbunden, die einen Stift 62 und einen Schlitz 22 aufweist. In bekannter Weise sind die Schraubenspindel 60 und die Mutter 61 mit zusammenwirkenden Gewindenuten versehen, in denen kugelige Lagerkörper 69 angeordnet sind. Wenn die Schraubenspindel 60 sich relativ zur Mutter 61 dreht, bewegt sich die Mutter längs der Spindel, wobei die kugeligen Lagerkörper durch ein nicht gezeigtes Rohr von einem Ende der Mutter 61 zu derem anderen Ende geführt werden. Bei der gezeigten, besonderen Ausführungsform ist eine Hohlwelle oder Rohr 63 mit der Mutter 61 verbunden. Das Rohr 63 umgibt die Schraubenspindel 60 und bewegt sich mit dieser in Längsrichtung. Die Schraubenspindel 60 ist mittels eines Radiallagers und eines Drucklagers 66 in dem einen Ende des Gehäuses 20 gelagert. Das andere Ende der Schraubenspindel 60 ist in einem Gleitlager 67

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einer ringförmigen Federdruckplatte 51 gelagert, die mit de« Bohr 63 verbunden ist und sich Bit dieses bewegt..

Zusätzlich zur Federdruckplatte 5I weist die ait Federkraft wirkende Rückholeinrichtung 50 ein zylindrisches Gehäuse 52, einen Zylinderkopf 53t ^ein Paar von durch Gewinde Bit dem Gehäuse 20 verbundenen Führungsstangen 54 und eine Schraubenfeder 55 auf· Die Druckplatte 51 1st auf den Führungsstangen so angeordnet, daß sie innerhalb des 'Gehäuses 52 eine gleitende Längsbewegung ausführen kann. Lagerbuchsen 56 und 57 setzen die gleitende Reibung herab.

Die Kupplungseinrichtung 30 weist einen buchsenförnigen Kupplungsteil 33 auf, der auf^:«inea Ende der Schraubenspindel 60 so gelagert ist, daß er eine beschränkte Längsbewegung ausführen kann. Ein an der Schraubenspindel befestigter Stift 34- greift in einen diese beschränkte Längsbewegung ermöglichenden Längsschlitz 35 äes Kupplungsteil 33 ein, verhindert aber dabei, daß sich der Kupplungsteil 33 relativ zur Schraubenspindel 60 drehen kann. As Ende der Abtriebswelle 44· des Motorteils 40 ist der andere Kupplungsteil 42 angeordnet. Die einander gegenüberliegenden Enden der beiden Kupplungsteile sind Bit ineinandergreifenden Stirnverzahnungen Bit Sägezahnen versehen, so daß bei Drehung der Abtriebswelle 41 die Schraubenspindel in einer Drehrichtung gedreht wird, während die schrägen Flächen der Sägezähne eine Drehung in entgegengesetzter Richtung verhindern. Die Kupplungsteil« 42 und 33 werden durch ein Solenoid 36 in Singriff miteinander gehalten. Dies wird Bitteis eines

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Hebels 37 erreicht, der bei 38 schwenkbar gelagert ist. Der Kupplungsteil 33 ist mit einer Rut 39 versehen, in die gleitend ein am Hebel 37 befestigter Stift 44 aufgenommen ist. Sas Solenoid kann so angeschlossen sein, daß, wenn der Motor angelassen wird, das oolenoid ebenfalls unter Strom steht. Wenn das Solenoid unter Strom steht, drückt es den Kupplungsteil 33 in Eingriff mit dem Kupplungsteil 42. Venn das Solenoid abfällt, dreht sich der Hebel vom Motorteil 40 weg und rückt die Kupplungseinrichtung aus.

In der Zeichnung befindet sich die Antriebsvorrichtung \

am Anfang ihres Arbeitshubs· Venn der Motor angelassen wird und Strom durch das Solenoid 36 fließt, dreht der Motor die Schraubenspindel 60 über die eingerückte Kupplungseinrichtung. Die Mutter 61 bewegt sich dann entlang der Schraubenspindel 60 in Richtung auf die Feder 55 und bewirkt, daß der Gabelkopf sich im Gehäuse 20 dreht. Die Habe 25 des Gabelkopfes 21 ist kraftschlüssig mit der Ventilspindel 15 verbunden, so daß sich diese ebenfalls dreht und das Ventil aus seiner ersten Stellung in seine zweite Stellung bringt. Venn die Mutter 61 entlang der Schraubenspindel 60 bewegt wird, drückt sie über das Rohr 63 und die Federdruckplatte 51 auch die Feder 55 zusammen. Venn die An- * triebevorrichtung ihre Endstellung erreicht hat, kann der Stromzufluß zum Motterschaltkreis nur durch einen nicht gezeigten Schalter unterbrochen werden, der vom Gabelkopf 21 in einer bestimmten Drehstellung betätigt wird. Das Solenoid 36 der Kupplungseinrichtung steht aber weiter unter Strom und hält die Kupplungseinrichtung in ihrer eingerückten Stellung. Die Ausgestaltung des Motorgetriebeteils 40 kann derart sein,

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daß die über die Schraubenspindel 60 wirksame Kraft der Feder den Motor nicht zurückdrehen kann, wenn der Strom zum Motor abgeschaltet ist. An dieser otelle befindet sich die Antriebsvorrichtung am Ende ihres Hubs.

Venn jetzt der das Solenoid 36 betätigende Stromkreis entweder in beabsichtigter Weise unterbrochen oder durch Stromausfall stromlos wird, wird die Kupplungseinrichtung zwischen dem Motorteil 40 und der Schraubenspindel ausgerückt. Sie Schraubenspindel 60 kann sich nun frei drehen, so daß die zusammengedrückte Feder 55 die kugelgelagerte Mutter 61 längs der Schraubenspindel 60 in ihre ursprüngliche Stellung zurückbewegen kann· Bei dieser Bewegung dreht sich der Gabelkopf 21 ebenfalls in seine ursprüngliche Stellung zurück, so daß auch die Ventilspindel 15 wieder ihre ursprüngliche Stellung einnimmt. Die Vorgangfolge ist jetzt beendet.

Aus dem vorstehenden ist ersichtlich, daß durch das kugelgelagerte Schraubengetriebe, durch die Kupplungseinrichtung und durch die mit Federkraft wirkende Rückholvprrichtung eine elektrisch arbeitende Antriebs-^ vorrichtung geschaffen werden kann, die eine bei Stromausfall ansprechende Sicherungsvorrichtung aufweist. Bei dieser neuartigen Anordnung ist es ferner nicht erforderlich, einen reversierbaren Motor zu verwenden. Die neue Einrichtung ist verhältnismäßig einfach und kompakt gebaut.

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Claims

Anspruch

1. Antriebsvorrichtung, insbesondere für Ventile, gekennzeichnet durch ein Schraubengetriebe (60, 62), dessen drehbare, gegen Axialbewegung gesicherte Schraubenspindel (60) und dessen auf der Spindel langabewegliche Mutter (61) über Lagerkugeln (69) enthaltende Gewindenuten miteinander in Eingriff stehen; ein das Schraubengetriebe haltendes Gehäuse (20); ein

zum Bewegen der !futter von einer ersten in eine zwei- {

te Stellung dienender Kraftantrieb (40) für die Schraubenspindel (60) und ein mit der anzutreibenden Vorrichtung und der Mutter verbundenes, drehbares Antriebsglied (21).

2. Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß das Antriebsglied ein mit der Antriebsspindel (15) eines Ventils verbundener Gabelkopf (21) und Hler Kraftantrieb ein über eine Kupplung (30) mit der upindel (60) des Schraubengetriebes verbundener Elektromotor ist.

3. Vorrichtung nach Anspruch 1 oder 2, gekennzeichnet * durch eine am Gehäuse (20) befestigte, mit Federkraft

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arbeitende Rückholvorrichtung (50), deren Feder (33) die Mutter in ihre erste Stellung zu drücken sucht und beim Ausrücken der Kupplung (30) die !bitter aus ihrer zweiten in die erste Stellung zurückführt.

4. Vorrichtung nach Anspruch 5t dadurch gekennzeichnet, daß die Feder (33) zwischen einer Endplatte (33) eines länglichen Federgehäuses (32) und einer Druckplatte (51), die »it der Mutter (61) über ein die Schraubenspindel umgebendes Rohr 65 verbunden 1st, zussjmengedrückt wird.

5. Vorrichtung nach Anspruch 4-, gekennzeichnet durch Führungen (34), die die Druckplatte &. (51) bei ihrer Axialbewegung gegen Drehung sichern·

6· Vorrichtung nach eines der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die Längsbewegung der Mutter (62) eine 90° nicht übersteigende Drehung des Antriebsglieds (21) bewirkt.

7· Vorrichtung nach eine« der Ansprüche 2 bis 6, dadurch gekennzeichnet, daß die Kupplung (50) fcwei durch eine Betätigungsvorrichtung (56, 57) ein- und ausrückbare stirnverzahnte Kupplungsteile (55* 4-1) aufweist, deren Stirnverzahnung so ausgebildet ist, da© die Schraubenspindel (60) nur in einer Richtung gedreht werden kann.

8· Vorrichtung nach Anspruch 7% dadurch gekennzeichnet, daß bei» Unwirksaawarden des Motors und bei noch eingerückter Kupplungebetätigungsvorrichtung (56, 57) die Kraft der Feder (55) nicht zum Drehen der Schraubenspindel (60) ausreicht.

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9· Vorrichtung nach Anspruch 7 oder 8, dadurch gekennzeichnet, daß die Kupplungsbetätigungevorrichtung eine elektrisch betätigte Torrichtung ist. .

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