DE2250141C3 - Schutzeinrichtung fur den elektromotorischen Antrieb einer Absperreinrichtung - Google Patents

Schutzeinrichtung fur den elektromotorischen Antrieb einer Absperreinrichtung

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Description

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Die vorliegende Erfindung bezieht sich auf eine 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 Gewindeabschnitt der Antriebswelle sitzenden, von beiden Seiten federbeaufschlagten Schraubenmutter, die beim Auftreten einer Überlast aus ihrer Mittelstellung auswandert und dabei mit dem Schalter des Motors zu dessen Abschaltung zusammenwirkt
Eine solche Schutzeinrichtung ist aus der brauchen Patentschrift 788 007 bekannt.
Bei dieser bekannten Ausbildung ist die Schraubenmutter an ihrem Außenumfang mit einer Verzahnung versehen, in die ein entsprechend verzahntes Treibrad größerer axialer Abmessung eingreift. Wenn sich die Absperreinrichtung 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, so hört ihr Gewindeabschnitt auf sich zu drehen, und es beginnt eine relative Drehung zwischen der zunächst vom Treibrad weitergetriebenen Schraubenmutter und dem Gewindeabschnitt, welche zu einer Verschiebung der Schraubenmutter auf dem Gewindeabschnitt führt. Dies führt dann zu einer Betätigung von Endschaltern und zu einer Stillsetzung des Antriebsmotors. ss
Es handelt sich also bei dieser bekannten Einrichtung um eine drehmomentabhängige Abschaltung des Antriebsmotors. 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- geschalteten Glieder, der mechanischen Kennlinie des Antriebsmotors und der Elastizität der Antriebsglieder die in den sich drehenden bzw. den bewegten Teilen steckende kinetische Energie voll im Sinne des FestziehSider Absperreiarichtung wirken. Eme Abschaltung geschieht erst, wenn dies auf Grund des vom Antrieb f er erhöhten Drehmoments veranlaßt wird.
Das verschiedene Schließverhaiten verschiedener Absperreinrichtungen betrifft die Nachgiebigkeit dieser Sichtungen selbst, d. h. die Steilheit, nut der das zum Arenen Notwendige Drehmoment anwachst H.erbe, ^Schieber nachgiebiger als τ B. Ventile. Bei der bekannten Schutzeinrichtung werden solche Unterschiede nicht berücksichtigt so daß es trotz der Abschaltung bei jeweUs 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 Drehmoments abschaltet, sondern bereits auf die Änderungsgescnwindigkeit dieses Drehmoments reagiert Es soll also ein sicherer Schutz des Antriebs dadurch gewährleistet werden, daß bei sämtlichen Überlastungen einschließlich den durch Trägheitskräfte 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 Schließverhalten 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 der 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 11 abgefedert ist. Der Antriebsschajter 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 Umkehrsteuerung eines Elektromotors montiert
Sämtliche Elemente des erfindungsgemäßen Antriebs sind in einem Gehäuse 19 untergebracht
Bei normaler Arbeit des Antriebs, solange sein Drehmoment sich nicht geändert hat dreht sich die Schraubenmutter 9 gemeinsam mit der W ;lle 5, ohne sich in der Axialrichtung zu verschieben, und übt keine Wirkung auf die Spannfedern 10 und 11 aus.
Dabei sind diese Federn 10 und 11 für eine .elativ 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 cie 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 nichtselbsthemmenden 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 Antriebischalters verstellen, welcher im Kreis des Magnetkontakts 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 Schraubenmutter 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 L.es eingeschalteten Kontaktgebers, der η diesem Moment die Speisung dem Motor 1 zuführt. Und sogar falls sich der K antakt 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 Absperrelement«; bei seinem Anlaufen ausschließt
Wenn aber aus irgendeinem Grunde, z. B. bei falscher Phaseneinstellung des Motors, sein Drehsinn der Kommandogabe 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, liegt 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
Kontaktgebers, mit dessen Hilfe der Motor eingeschaltet wurde, der Öffnungskontakt 12 des Antriebsschaliiers, 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 schaltet sich der Motor 1 ab, und der Antrieb bleibt stehen. Dadurch wird ein Bruch des Antriebs verhindert
Nach der Anlaufperiode des Antriebs, 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 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 arbeitet die Schutzeinrichtung analog der oben dargelegten Weise.
Je geringer die Nachgiebigkeit des angetriebenen Absperrteils, d. h. je steifer 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. Patentanspruch:
    Schutzeinrichtung für den elektromotorischen Antrieb einer Absperreinrichtung, z. B. Ventil, mit S einem Schalter füg den Motor und einem mechanischen Überlastungsgeber in Form einer auf einem Gewindeabschnitt der Antriebswelle sitzenden, von beiden Seiten federbeaufschlagten Schraubenmutter, die beim Auftreten einer Überlast aus ihrer Mit- ;o telstellung auswandert und dabei mit dem Schalter des Motors zu dessen Abschaltung zusammenwirkt, dadurch gekennzeichnet, daß das Gewinde von Schraubenmutter (9) und Antriebswelle (5) nicht selbsthemmend ist und die Schraubenmutter is (9) ein ausreichendes Trägheitsmoment besitzt, so daß die Auswanderung durch die Änderung der Drehgeschwindigkeit der Antriebswelle (5) erfolgt
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