DE2250141B2 - Schutzeinrichtung für den elektromotorischen Antrieb einer Absperreinrichtung - Google Patents

Schutzeinrichtung für den elektromotorischen Antrieb einer Absperreinrichtung

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Description

Die vorliegende Erfindung bezieht sich auf eine Schutzeinrichtung für den elektromotorischen Antrieb einer Absperreinrichtung, /.. B. Ventil, mit einem Schal- 2; ter für den Motor und einem mechanischen Überias.'ungsgcber in Form einer auf einem Gewindeabschniti der Antriebswelle sitzenden, von oeiden Seiten fed<>rbeaufschlagten Schraubenmutter, die beim Auftreten einer Überlast aus ihrer Mittelstellung auswandert und dabei mit dem Schalter des Motors zu dessen Abschaltung zusammenv. rkt.
Eine solche Schutzeinrichtung ist aus der britischen Patentschrift 788 007 bekannt.
Bei dieser bekannten Ausbildung ist die Schraubenmutter an ihrem Außenumfang mit einer Verzahnung versehen, in die ein entsprechend verzahntes Treibrad giößerer axialer Abmessung eingreift. Wenn sich die Äbsperreinrichtung zwischen ihren Endstellungen befindet und ihrer Verschiebung keinen wesentlichen Widerstand entgegensetzt, so wird die Schraubenmutter unter der Wirkung der von beiden Seiten angreifenden Federn, die die Schraubenmutter in ihrer mittleren Stellung zu halten suchen, den Gewindeabschnitt der Antriebswelle mitdrehen, so daß die Antriebswelle verschoben wird. Beginnt die Antriebswelle in einer der Endstellungen, z. B. der Schließstellung des Absperrteils, ihrer Verschiebung Widerstand entgegenzusetzen, ίο hört ihr Gewindeabschnitt auf sich zu drehen, und es beginnt eine relative Drehung zwischen der zunächst vom Treibrad weitergetriebenen Schraubenmutter und dem Gewindeabschnit:, welche zu einer Verschiebung der Schraubenmutter auf dem Gewindeabschnitt führt. Dies führt dann zu einer Betätigung von Endschaltern und zu einer Stillsetzung des Antriebsmotors.
Es handelt sich also bei dieser bekannten Einrichtung um eine drehmomentabhängige Abschaltung des Aniriebsmotors. Nachteilig ist hierbei, daß erhebliche dynamische Belastungen im Mechanismus auftreten können und daß beim Einsatz der Schutzeinrichtung bei verschiedenen Absperreinrichtungen den jeweiligen Eigenarten des Schließverhaltens nicht Rechnung getragen wird.
Bei der bekannten Einrichtung wird je nach der Masse bzw. dem Trägheitsmoment der in den Antrieb ein- 6S geschalteten Glieder, der mechanischen Kennlinie des Antriebsmotors und der Elastizität der Antricbsglieder die in den sich drehenden bzw. den bewegten Teilen steckende kinetische Energie voll im Sinne des Fe$t*je. hens der Absperreinrichtung wirken. Eine Abschaltung geschieht erst, wenn dies auf Grund des vom Antrieb her erhöhten Drehmoments veranlaßt wird.
Das verschiedene Schlieöverhalten verschiedener Absperreinrichtungen betrifft die Nachgiebigkeit dieser Einrichtungen selbst, d. h. die Steilheit, mit der das zmn Anziehen notwendige Drehmoment anwächst. Hierbei sind Schieber nachgiebiger als z. B. Ventile. Bei der bekannten Schutzeinrichtung werden solche Unterschiede nicht berücksichtigt, so daß es trotz der Abschaltung bei jeweils gleichem Drehmoment auf Grund des verschiedenen Schließverhaltens zu unterschiedlichen Endbeanspruchungen und zu dynamischen Überlastungen kommen kann.
Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist es, unter Vermeidung der beschriebenen Nachteile eine Schutzeinrichtung für den elektromotorischen Antrieb einer Absperreinrichtung zu schaffen, die nicht nur bei Erreichen eines bestimmten Drehmoment«; jhiKsaltet, sondern bereits auf die Änderungsgeschwindigkeit dieses Drehmoments reagiert. Es soll also ein sicherer Schutz des Antriebs dadurch gewährleistet werden, daß bei sämtlichen Überlastungen einschließlich den durch Tragheitskrafte entstandenen Überlastungen abgeschaltet wird, wobei die Einrichtung schnell und empfindlich wirken und einfach aufgebaut sein soll.
Ausgehend von einer Einrichtung der eingangs beschriebenen Art wird hierzu erfindungsgemäß vorgeschlagen, daß das Gewinde von Schraubenmutter und Antriebswelle nicht selbsthemmend ist und die Schraubenmutter ein ausreichendes Trägheitsmoment besitzt, so daß die Auswanderung durch die Änderung der Drehgeschwindigkeit der Antriebswelle erfolgt.
Bei dieser erfindungsgemäßen Ausbildung wird die Schutzeinrichtung bereits auf die beim Schließen der Absperreinrichtung auftretende Winkelverzögerung der Antriebswelle ansprechen. Da diese Winkelverzögerung um so größer sein wird, je weniger nachgiebig die Armatur in ihrem Schließverht!ten ist, so wird auch die Abschaltung desto früher erfolgen.
Die vorgeschlagene Schutzeinrichtung kann im Antrieb verschiedener Rohrleitungsarmaturen wie Schieber, Ventile, Kugelhähne, Drehklappen, aber auch bei Spannvorrichtungen von Werkzeugmaschinen und andere auf Anschlag wirkende Mechanismen Verwendung finden.
Ein Ausführungsbeispiel der Erfindung ist in de/· Zeichnung dargestellt, welche den elektromotorischen Antrieb einer Absperreinrichtung zeigt.
Dieser elektrische Antrieb besteht aus einem in der Zeichnung nur teilweise dargestellten Elektromotor 1 und einem Reduziergetriebe 2 mit Schnecke 3 und Schneckenrad 4.
Die schnellaufende Welle 5 des Reduziergetriebes 2 ist mit der Welle 6 des Motors 1 verbunden. Das Schneckenrad 4 ist auf der Welle 7 des Absperrteils befestigt. Auf dem nicht selbsthemmenden Gewinde 8 der Welle 5 sitzt eine Schraubenmutter 9, die zu beiden Seiten durch Federn 10 und 1 ί abgefedert ist. Der Antriebsschalter hat zwei Öffnungskontakte 12 und 13, wobei jeder von diesen ein auf der Achse 14 angeordnetes bewegliches Kontaktelement 15, ein unbewegliches Kontaktelement 16, eine Rückzugfeder 17 sowie Isoliereinlagen 18 hat.
Jeder der beiden Öffnungskontakte ist in den Stromkreis der Spule des entsprechenden magnetischen Kontaktgebers des Motors eingeschaltet. Die elektrischen
Kreise des Antriebs sind nach der üblichen Schaltung der Umkehrstetierung eines Elektromotors montiert.
Sämtliche Elemente des erfindungsgemäOen Antriebs sind in einem Gehäuse J9 untergebracht.
Bei normaler Arbeit des Antriebs, solange sein Drehmoment sich nicht geändert hat, dreht sich die Schraubenmutter 9 gemeinsam mit der Welle 5, ohne sich in der Axialrichtung zu verschieben, und übt keine Wirkungauf die Spannfedern 10 und 11 aus.
Dabei sind diese Federn 10 und 11 für eine relativ geringe Druckkraft berechnet, die bloß zum Rückführen der Schraubenmutter 9 in ihre Mittelstellung nach überwundener Überlastung ausreicht. Erst wenn eine unzulässige Änderung des Drehmoments des Antriebs eintritt, beginnt die Schraubenmutter 9 dank der aufgespeicherten kinetischen Energie, sich nach links bzw. nach rechts zu verschieben, je nachdem, in welcher Richtung der Antrieb gearbeitet hat.
Die erfindungsgemäße Schutzeinrichtung arbeitet folgenderweise.
Beim Einschalten des Elektromotors 1 beginnen sich seine Welle 6 sowie die mit ihr durch eine Kupplung 21 verbundene, bei 20 gelagerte Welle 5 des Reduziergetriebes 2 zu drehen. Die auf dem nichiscibsthemmenden Gewinde 8 der Welle 5 angeordnete Schraubenmutter 9 wird sich dank ihrer Trägheit beim Anlauf des Motors, solange sich dessen normale Drehbewegung nicht eingestellt hat. bedeutend langsamer drehen als die Welle 5. Infolgedessen wird sich die Schraubenmutter 9 am Gewinde 8 entlang axial in der Richtung entgegengesetzt demjenigen Kontakt des Antriebsschalters verstellen, welcher im Kreis des Magnetkontr.kts liegt, der sich in der eingeschalteten Stellung nach dem letzten Kommando zur Betätigung des Antriebs befindet. Läßt man z. B. den Antrieb an. so dreht sich die Welle 5, von der Seite des Motors 1 gesehen, im Uhrzeigersinn. Im Stromkreis des Kontaktgebers, mit dessen Hilfe der Motor eingeschaltet war. befindet sich der Öffnungskontakt 13 des Antriebsschalters, während die Schraube imutter 9. die Spannkraft der Feder 10 überwindend, sich nach links zum Öffnungskontakt 12 des Antriebsschalters verstellen wird. Dieser Kontakt 12 liegt aber im Stromkreis des anderen Kontaktgebers, welcher jetzt abgeschaltet ist. und nicht im Stromkreis des eingeschalteten Kontaktgebers, der in diesem Moment die Speisung dem Motor 1 zuführt. Und sogar falls sich der Kontakt 12 unter Einwirkung der Schraubenmutter 9 öffnen sollte, so würde das nicht zur Abschaltung des Motors 1 führen. Auf diese Weise wird eine Blockierung der erfindungsgemäßen Schutzeinrichtung verwirklicht, die ein Abschalten des Antriebs des Absperrelements bei seinem Anlaufen ausschließt.
Wenn aber aus irgendeinem Grunde, z. B. bei falscher Phasencinstellung des Motors, sein Drehsinn der Komniandogabe beim Einschalten des Antriebs nicht entspricht, dann wird sich die Schraubenmutter 9 am nicht selbsthemmenden Gewinde 8 in der Axialrichtung gegen denjenigen Schalterkontakt verstellen, welcher im Stromkreis des magnetischen Kontaktgebers iiegt,
if; der sich in der eingeschalteten Stellung nach dem letzten Kommando zur Betätigung des Antriebs befand. In unserem Beispiel, wenn beim Anlaufen des Antriebs die Welle 5 sich im Uhrzeigersinn dreht, von der Seite des Motors 1 gesehen, befände sich im Stromkreis des
'5 Kontaktgebers, mit dessen Hilfe der Motor eingeschaltet wurde, der Öffnungskontakt 12 des Antriebsschalters, gegen welchen die Schraubenmutter 9, die Spannkraft der Federn 10 überwindend, sich verstellen wird. Durch die Zusammenwirkung der Schraubenmutter 9 mit diesem Kontakt 12 des Antriebsschalters schallet sich der Motor 1 ab, und der \ntrieb bleibt stehen. Dadurch wird ein Bruch des Antr-.-os verhindert.
Nach der Anlaufperiode des Ani.iebs, sobald sich die Drehgeschwindigkeiten der Welle 5, des Reduziergetriebes 2 und des Schwungrads 9 ausgeglichen haben, kehrt die Schraubenmutter 9 unter der Wirkung einer der Federn 10 oder 11 in ihre Ausgangsstellung zurück.
Bei einer Überlastung des Antriebs wird sich die
Drehgeschwindigkeit des Motors und der mit ihm zusammenhängenden Welle 5 verringern, während sich die Schraubenmutter 9 unter der Wirkung der Trägheitskräfte mit der bisherigen Geschwindigkeit drehen wird. Dabei wird sich diese am nicht selbsthemmenden Gewinde 8 gegen denjenigen Schalterkontakt axial
M verstellen, welcher sich im Stromkreis des zu dieser Zeit eingeschalteten magnetischen Kontaktgebers befindet, der die Speisung dem Motor des Antriebs zuführt: der Motor wird abgeschaltet und der Antrieb bleibt stehen.
Beim Anlassen des Motors in der entgegengesetzten Richtung arbeitel die Schutzeinrichtung analog der oben dargelegten Weise.
Je geringer die Nachgiebigkeit des angetriebenen Absperrteils, d. h. je sieifer es ist, und folglich, je schroffer sich die Drehgeschwindigkeit des Motors 1 und der mit ihm verbundenen Welle 5 gegen die Endlage zu ändert, desto schneller schaltet die erfindungsgemäße Einrichtung den Motor 1 ab, und desto schneller wird der Antrieb zum Stillstand gebracht.
Hierzu 1 Blatt Zeichnungen

Claims (1)

  1. Palentanspruch:
    Schutzeinrichtung für den elektromotorischen Antrieb einer Absperreinrichtung, z. B. Ventil, mit einem Schalter für den Motor und einem mechanischen Überlastungsgeber in Form einer auf einem Gewindeabschnit! der Antriebswelle sitzenden, von beiden Seiten federbeaufschlagten Schraubenmutter, die beim Auftreten einer Überlast aus ihrer Mittelstellung auswandert und dabei mit dem Schaiier des Motors zu dessen Abschaltung zusammenwirkt, dadurch gekennzeichnet, daß das Gewinde von Schraubenmutter (9) und Antriebswelle (5) nicht selbsthemmend ist und die Schraubenmutter (9) ein ausreichendes Trägheitsmoment besitzt, so daß die Auswanderung durch die Änderung der Drehgeschwindigkeit der Antriebswelle (5) erfolgt.
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