DE2437778C2

DE2437778C2 - Motorisch angetriebene Betätigungsvorrichtung für ein Ventil

Info

Publication number: DE2437778C2
Application number: DE2437778A
Authority: DE
Inventors: Donald Lionel Mangotsfield Bristol Hore
Original assignee: Rotork PLC
Current assignee: Rotork PLC
Priority date: 1973-08-10
Filing date: 1974-08-06
Publication date: 1984-08-16
Also published as: GB1446005A; JPS5049560A; US3994178A; IN141233B; JPS5844904B2; FR2240398A1; DE2437778A1; IT1016811B; FR2240398B1

Description

Die Erfindung betrifft eine motorisch angetriebene Betätigungsvorrichtung für ein Ventil, mit einer Ausgangsweile, einem mit dieser antriebsmäßig verbundenen Schneckenrad, einer Schnecke auf einer Schneckenwelle, einem auf diese einwirkenden Motor, in dessen Gehäuse eine Federanordnung untergebracht ist und das am Gehäuse der Betätigungsvorrichtung angeflanscht ist, wobei die Schneckenwelle axial relativ zum Schneckenrad gegen die Federanordnung in Abhängigkeit von einer Drehmomentreaktionskraft bewegbar ist und dabei einen Drehmomentbcgrcnzungsschaltcr zum Abschalten des Antriebsmotors betätigt.

Eine solche Betätigungsvorrichtung für ein Ventil ist aus dem DE-GM 19 00 449 bekannt. Nachteilig hierbei ist. daß beim Abschalten des Antriebsmotors mittels des Drehmomentbegrenzungsschalters der Antriebsmotor seine eigene kinetische Energie selbst absorbieren muß.

Aus der DE-AS 10 52 182 ist eine ähnliche motorisch angetriebene Betätigungsvorrichtung bekannt, wobei zwischen Motor und Schneckenwelle eine Kupplung zwischengeschaltet ist, welche über an der Schneckenwelle ausgebildete Steuerkurven und Hebelglieder in Abhängigkeit von der Drehmomentreaktionskraft betätigbar ist Im Falle eines überhöhten Drehmoments wird aufgrund der dann auftretenden Axialverschiebung der Schneckenwelle die Kupplung gelöst so daß der Motor von der Schneckenwelle abgekuppelt wird.

ίο Gegenüber dem vorgenannten Stand der Technik liegt der vorliegenden Erfindung die Aufgabe zugrunde, einen motorisch angetriebenen Betätigungsmechanismus der oben genannten Gattung so auszubilden, daß die im Falle des Abschalter» des Antriebsmotors in diescm vorhandene elektrische und kinetische Energie schnell, einfach und zuverlässig auf mechanischem Wege vernichtet wird.

Zur Lösung dieser Aufgabe ist erfindungsgemäß vorgesehen, daß am Motorgehäuse eine Bremsanordnung

befestigt ist in deren Gehäuse zwei einstellbare Bremsbeläge vorgesehen sind, wobei eine an der Schneckenwelle befestigte Bremsscheibe mit einem der Bremsbeläge in Eingriff kommt wenn die Verschiebung der Welle einen vorbestimmten Wert in einer der beiden Richtungen überschreitet

Durch die erfindungsgemäße Anordnung gemäß dem Kennzeichen des neuen. Anspruchs 1 wird erreicht daß die kinetische Energie des gesamten Systems, also auch des Motors, im Falle eines übergroßen Drehmoments über die Bremsscheibe und die Bremsbeläge auf mechanische Weise vernichSvt wird.

Im folgenden wird die Erfindung anhand einer in den Zeichnungen beispielhaft veranschaulichten Ausführungsform als Teil eines Betätigungsorgans eines Ventils näher erläutert. Das Betätigungsorgan des Ventils ist in den Zeichnungen veranschaulicht. Es zeigt

Fig. 1 eine Schnittansicht des Ventilbetätigungsorgans längs der Linie A—A von F i g. 2;

Fig.2 eine Draufsicht des Betätigungsorgan nach F i g. I;

Kig. 3 eine Schnillansicht längs der Linie B-B in F i g. 2, welche den Urcmsmcchanismus in vergrößertem Maßstab veranschaulicht; und
F i g. 4 eine perspektivische Ansicht in auseinandergezogener Anordnung der Antriebskupplung für die Bremsscheibe.

Das Betätigungsorgan 10 für Ventile nach den F i g. 1 und 2 ist aus einem Hauptgehäuse 11, dessen unterer Teil 12 mit einem Auslaß 13 für das Unterende der

so Hauptausgangswelle 14 des Betätigungsorgans versehen ist, die als Hohlwelle ausgebildet ist, welche senkrecht in dem Gehäuse 11 angeordnet ist. Das Unterende der Welle 14 außerhalb des Gehäuses 11 ist mit einem kombinierten Radial- und Drucklager 15 versehen, welches Druckkräfte aus Bewegungen der Ausgangswelle 14 in beiden Richtungen aufnehmen kann. Eine Hülse 18 ist gewindemäßig über der Außenfläche der Ausgangswelle 14 angeordnet und mit einem nach innen gerichteten Endflansch 20 versehen, welcher einen Mutterteil 21

so in seiner Lage im Innern des Endes der hohlen Ausgangswcllc hält. Der Multerteil ist mit einem Innengewinde oder mit inneren Keilnuten versehen, welche für den Eingriff mit der Ventilspindel (nicht dargestellt) vorgesehen sind.

Die hohle Ausgangswelle 14 ist über ihre im Innern des Gehäuses 1! befindliche Länge mit einem Kupplungsteil 26 versehen, welcher auf der Welle 14 für eine Axinlbewegung relativ zu dieser gleitbar gelagert ist.

weicher jedoch durch eine Paßfederverbindung oder dergleichen mit der Welle verbunden ist, um gemeinsam mit dieser zu drehen. Der Kupplungsteil 26 ist zwischen zwei Stellungen hin- und herbeweglich, wobei er in einer dieser Stellungen die Ausgangswelle 14 mit einem Elektromotor 27 (Fig.2) für eine kraftgetriebene Arbeitsweise verbindet und in der anderen Stellung die Ausgangswelle 14 für eine Handbetätigung Ober ein Handrad 28 mit diesem verbindet, welches außen oben auf dem Gehäuse 11 gelagert ist. Der Elektromotor 27 zum Kraftantrieb ist in einem waagerecht angeordneten Gehäuse 29 gelagert, weiches von dem Haupigehäusc 11 ausgeht. Der Motor 27 ist umkehrbar, und die Antriebswelle 31 verläuft dutch eine Wandung 32 in das Hauptgehäuse 11, wobei das andere Ende 33 der Welle 31 mit einer Schnecke 34 versehen ist, die in antriebsmäßigem Eingriff mit einem Schneckenrad 35 steht, das frei um die Hohlwelle 14 drehbar gelagert und auf einer waagerechten Wandung oder Platte 36 abgestützt ist.

Das gegenüberliegende Ende 37 der Motorwelle 31 erstreckt sich von dem Motor 27 in ein kleines Zusatzgehäuse 38, in welchem ein Lager 40 gegenüber der Trennwandung 41 angeordnet ist. Das Lager 40 trägt die Verlängerung 37 der Motorwelle 31, welche einen verringerten Durchmesser aufweist und somit eine Schulter 42 bildet Ein Scheibenfederpaket 43 oder eine Schraubenfeder ist zwischen der Schulter 42 unter Zwischenordnung einer Scheibe 48 und der benachbarten Seite des Lagers 40 angeordnet, und ein zweites Scheibenfederpaket 44 oder Schraubenfeder ist /.wischen der anderen Seile des Lagers 40 und einem Kupplungsteil 45 angeordnet, welcher auf der Welle 37 durch einen Stift 46 gehalten ist. Der Kupplungsteil 45 bildet einen Teil einer drehmomenlbegrenzenden Bremsanordnung 47, die im folgenden näher erläutert wird.

Die beiden Federn 43 und 44 werden wirksam, um die Motorwelle 31 zu zentrieren, während eine Axialbewcgung der Welle 31 in der einen oder anderen axialen Richtung in Abhängigkeit von der Drehrichtung des Motors auf el;i bestimmtes Drehmoment hin aufgrund des Widerstandes des Ventiles gegenüber einer Bewegung möglich bleibt. Diese Axialbewcgung der Motorwelle 31 wird normalerweise verwendet, um Drehmomentschalter in einer Steuereinheit (nicht dargestellt) zu betätigen, die beispielsweise zum Abschalten des Motorkreises dienen.

Der Kupplungsteil 26 weist einen Ring oder eine Hülse 49 auf, welche innerhalb eines Paares von U-förn?igen Antriebsteilen oder Paßfedern 50 (vergleiche Fig. 1) gelagert ist. Die Antriebsicilc oder Paßfedern 50 sind bezüglich des Kupplungsringcs 49 einander diamclnil gegenüberliegend angeordnet, und der BasLsabschnili eines jeden U-förmigcn Antriebsteilen oder Paßfeder 50 ist senkrecht ausgerichtet und steht in gleitendem Eingriff mit einer senkrechten oder axiulcn Paßnut 51 (vergleiche Fi g. 2 und 3) in der Oberfläche der Ausgangswelle 14.

Die oberen waagerecht gerichteten Arme 52 der Antriebsteile oder Paßfedern sind je in radialen Schlitzen

53 in der oberen Fläche 49' des Kupplungsringes 49 angeordnet, um somit eine drehende Relativbewegung zu verhindern (vergleiche F i g. 1 und 2).

Der Kupplungsring 49 ist folglich axial beweglich auf der Ausgangsweile 14 gleitbar mittels der Antriebsteile oder Paßfedern 50 gelagert, welche normalerweise durch eine als Schraubenfeder ausgebildete Druckfeder

54 nach unten ih Eingriii mit der oberen Fläche des Schneckenrades 35 gedrückt sind. Das Schneckenrad 35 ist auf seiner oberen Fläche mit Antriebsklauen oder Vorsprüngen (nicht dargestellt) versehen, um dadurch die Drehbewegung des Schneckenrades 35 der Ausgangswelle 14 durch Eingriff mit den unteren waagerecht gerichteten Armen 56 der Antriebsteile oder Paßfedern 50 mitzuteilen, wenn der Motor 27 betätigt wird. Die untere Kantenfläche der Handradnabe 58 ist mit zwei einander diametral gegenüberliegenden Antriebsschrauben 61 auf dieser unteren Kantenfläche versehen, weiche dazu dienen, antriebsmäßig in Eingriff mit den oberen Armen 52 der Antriebsteile oder Paßfedern 50 des Kupplungsteil 26 zu gelangen, wenn der Kupplungsteil glcilbar nach oben gegen seine dazugehörige Feder bewegt wird. Wenn der Kupplungsteil 26 in seiner höchsten Stellung gehalten wird, wird die Drehung des Handrades 28 eine Drehbewegung über die Antriebsteile oder Paßfedern 50 und den Kupplungsring 49 auf die Ausgangswelle 14 übertragen. Die Bewegung des Kupplungsteiles 26 in seine höchste Stellung oder Handbetriebsstellung wird von Hand ^urch die Bedienungsperson eingestellt indem ein kugelförmig ausgebildeter Handhebel 62 betätigt wird. Der Handhebel 62 enthält eine Hubeinrichtung, welche mit der geneigten Oberfläche des Kupplungsteiles 26 in Eingriff gelangt Wie aus den F i g. 3 und 4 der Zeichnungen ersichtlich, weist die drehmomentbegrenzende Bremsanordnung eine Lagerplatte 65 auf, die mittels Schrauben 66 an dem Zusatzgehäuse 38 befestigt ist. Die Platte 65 ist mit einer ringförmigen Verlängerung 67 versehen, welche in das

jo Gehäuse vorsteht, um in Eingriff mit dem Lager 40 zu gelungen und dieses hierdurch in seiner Einbaulage zu haitun.

Kin zylindrischer Körperlei! oder Gehäuse 68 ist an der Platte 65 angebracht. Das Gehäuse 68 ist bei 69 mit

j-j einem Innengewinde versehen, um gewindemäßig ein Paar von Ringen 70, 71 zu lagern, deren äußere Umfangsflächen Gewinde aufweisen, die in das Innengewinde 69 des Gehäuses 68 passen.

Die Ringe 70, 71 tragen ringförmige Bremsbeläge 72 bzw. 73, die an den Ringen mittels Schrauben 74 befestigt vind.

Eine Bremsscheibe 75 ist zwischen den Bremsbelägen 72,73 angeordnet und an dem Ende der Welle 37 mittels des Kupplungsteiles 45 befestigt. Die Bremsanordnung ist in Fig.4 der Zeichnungen näher veranschaulicht, und es ist ersichtlich, daß der Kupplungsteil 45 an seinem Ende mit einem Paar vorstehender Antriebszapfen 76 versehen ist, die je in einen als 45°-Ausschnitt ausgebildeten Schlitz 77 in der Bremsscheibe 75 eingreifen,

v> wobei die Breite der Zapfen in Umfangsrichtung kleiner ist uIs die der Schlitze, um dadurch eine begrenzte Drehbewegung der Welle 37 bezüglich der Bremsscheibe 75 zuzulassen.

Die Bremsscheibe 75 ist in ihrer Lage auf den Zapfen

v> 76 des Kupplungsteil mittels eines Bolzens 78 gehalten, welcher gewindemäßig in eine mit innengewinde versehene Bohrung 79 im Kupplungsteil 45 eingreift. Der Kopf des Bolzens 78 steht über eine ebene Scheibe 80 und eine Sicher jngsscheibe 81 in Eingriff mit der benachbarten Fläche der Scheibe 75, so daß die Relativbewegung zwischen der Scheibe 75 und dem Teil 45 in der oben erwähnten Weise möglich ist. Die Sicherungsscheibe 81 kann jedoch auch weggelassen werden, falls die Zapfen 76 eine größere Länge als die Dicke der Scheibe 75 aufweisen, wobei dann die Scheibe 80 fest gegen die Zapfen mittels des Bolzens 78 angezogen wird, um hierdurch der Scheibe einen ausreichenden axialen Zwischenraum für eine Drehung bezüglich des

Teiles 45 zu geben. Die Scheibe 75 isi ;uif einem glatten Abschnitt 82 des Bolzens 78 drehbar gelagert.

Im Betrieb wird, während sich die Schneckenwelle 31 in der einen oder anderen Richtung aufgrund der Drehmomentreaktion bewegt, die Bremsscheibe 75 in Beruh- ι rung mit einem der Bremsbeläge 70 bzw. 71 gebracht, um eine weitere Drehung der Welle zu beenden. Die Größe der für den Eingriff der Bremsscheibe 75 mit einem der Bremsbeläge erforderlichen Axialbewegung wird durch die Einstellung der Ringe 70 und 71 in dem rr.it Gewinde versehenen Gehäuse 68 festgelegt. Die Einstellung des Bremsbelages 73 wird durch drei Stellschrauben 83 mit Kontermuttern 84 bestimmt, während die Einstellung des Bremsbelages 72 durch den Ring 85 festgelegt wird, welcher gleichfalls gewindemäßig in r> dem Gehäuse 68 aufgenommen ist. Die Bremsanordnung wird dann mittels einer Deckplatte 86 abgedichtet.

Falls die Bremsscheibe 75 fest an dem Kupplungsteil 45 befestigt wäre, müßte der Motor 27 beim Wiederlaufen die Anfangsreibung der Scheibe 75 und des Brems- belages überwinden. Die in Fig.4 veranschaulichte Kupplungsanordnung schafft jedoch einen Spielraum als toter Gang für die Drehbewegung zwischen der Scheibe 75 und dem Kupplungsteil 45, welcher es ermöglicht, daß die Schneckenwelle 31 sich einen Teil ei- τ> ner Umdrehung drehen kann, ehe sich die Scheibe 75 dreht- Durch diese Bewegung kann sich die Welle 31 axial aus der Stellung zurückbewegen, in der die Scheibe 75 und der Bremsbelag miteinander in Eingriff stehen, ehe die Scheibe 75 sich drehen muß, wodurch die Reibungsbelastung aufgehoben wird.

Hierzu 4 Blatt Zeichnungen

J5

411

50

55

Claims

Patentansprüche:

1. Motorisch angetriebene Betätigungsvorrichtung für ein Ventil, mit einer Ausgangswelle, einem mit dieser antriebsmäßig verbundenen Schneckenrad, einer Schnecke auf einer Schneckenwelle, einem auf diese einwirkenden Motor, in dessen Gehäuse eine Federanordnung untergebracht ist und das am Gehäuse der Betätigungsvorrichtung angeflanscht ist, wobei die Schneckenwelle axial relativ zum Schneckenrad gegen die Federanordnung in Abhängigkeit von einer Drehmomentreaktionskraft bewegbar ist und dabei einen Drehmomentbegrenzungsschalter zum Abschalten des Antriebsmotors betätigt dadurch gekennzeichnet, daß am Motorgehäuse (29) eine Bremsanordnung (47) befestigt ist, in deren Gehäuse (68) zwei einstellbare Bremsbeläge (72,73) vorgesehen sind, wobei eine an der Schneckenwelle (31) befestigte Bremsscheibe (75) mit eineirt der Bremsbeläge in Eingriff kommt, wenn die Verschiebung der Welle (31) einen vorbestimmten Wert in einer der beiden Richtungen überschreitet.

Z Motorisch angetriebene Betätigungsvorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die von der Schneckenwelle (31} getragene Bremsscheibe (75) zwischen den einstellbaren Bremsbelägen (72,73) angeordnet ist, daß das Gehäuse (68) mit einem Innengewinde (69) versehen ist, und daß die Bremsbeläge (72, 73) auf einstellbaren Ringen (70, 71) angeordnet oind, welche in Gewinde-Eingriff mit dem Gehäuse-1 nnengewir.de (69*-,tehen.

3. Motorisch angetriebene Betätigungsvorrichtung nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß die einstellbaren Ringe (70, 71) mit Verriegelungseinrichtungen (83,84,85) ausgestattet sind.

4. Motorisch angetriebene Betätigungsvorrichtung nach Anspruch 1. dadurch gekennzeichnet, daß die Schneckenwelle (31) axial gerichtete Klauen (76) trägt, welche in Schlitze (77) in der Bremsscheibe (75) eingreifen, daß die Schlitze (77) in Umfangsrichtung eine Breite aufweisen, die größer ist als die Breite der Klauen (76), und daß die Bremsscheibe (75) in ihrer Einbaulage auf den Antriebszapfen (76) durch einen Verbindungsbolzen (78) gehalten ist.