DE2605784C3 - Elektrischer Stellantrieb - Google Patents

Description

Die Erfindung betrifft einen elektrischen Stellantrieb, bei dem eine von einem Elektromotor angetriebene Gewindewelle eine quer zu dieser und zur Gehäuseachse angeordnete Stellwelle, die aus dem Gehäuse zum Antrieb einer Stellvorrichtung herausgeführt ist antreibt

In einem solchen bekannten elektrischen Stellantrieb nach der DE-AS 10 97 302 wird ein Untersetzungsgetriebe in Form eines Schneckengetriebes verwendet so daß der zum Antrieb dienende Elektromotor in einem unveränderlichen Untersetzungsverhältnis zu der Steilwelle steht In der bekannten Ausführung treibt die Stellwelle einen Scheibenwischer an.

Bei der Erfindung wird z.B. eine Ventilwelle an Ventilen oder Schiebern in Form von Kugelventilen, Drosselklappenventilen, Drehschützen usw. angetrieben. In Anlagen der chemischen Industrie und anderer Industrien bilden Ventile und Schaber, die zur Regelung des Durchflusses von Strömungsmitteln, wie z. B. Flüssigkeiten und Gasen dienen, wichtige Bestandteile der verschiedensten Einrichtungen. Im Hinblick auf die allgemeine Tendenz zur Automatisierung von Verfahrenssteuerungen werden in zunehmendem Maße mit einem Stellantrieb versehene Ventile eingesetzt die je nach dem in einer Steuerung zur Verfügung stehenden Antriebsmedium mit Druckluft hydraulisch oder elektrisch betätigbar sind. Die bekannten elektrischen Stellantriebe sind im allgemeinen mit dem Nachteil behaftet daß sie einen großen Platzbedarf und hohes Gewicht aufweisen, außerdem kostspielig sind und ihre Leisfing sehr beschränkt ist

Bei dem oben angegebenen bekannten Scheibenwischerantrieb in Verbindung mit einem Schneckengetriebe — und auf dieses bezogen — ist jedoch die Drehmomentenkennlinie des Elektromotors stark abhängig von dessen Drehzahl, wobei das Anlaufdrehmoment bei der Drehzahl Null sehr hoch sein muß, um den angetriebenen Stellantrieb in Gang setzen zu können. Demzufolge muß der Elektromotor nicht nur nach seinem Nenndrehmoment bei normaler Drehzahl, sondern auch nach seinem Anlaufdrehmoment bemessen werden. Da bei den meisten bekannten Stellantrieben der zum Antrieb des Stellantriebs dienende Elektromotor in einem stets gleichbleibenden Untersetzungsverhäitnis mit der angetriebenen Vcntilwelle gekoppelt ist und das zum Ingangsetzen der Ventilwelle

dienende Anlaufdrehmoment unberücksichtigt bleibt, arbeiten diese Stellantriebe nicht einwandfrei. Bei Drehverstellung eines Ventils aus der geschlossenen Stellung in Öffnungsrichtung oder aus der Öffnungsstellung in Schließrichtung ist stets erwünscht, die Stellgeschwindigkeit niedrig zu halten, um das Auftreten sogenannter Druckstöße in den angeschlossenen Rohrleitungen zu vermeiden. Im normalen Betrieb sind jedoch hohe Stellgeschwindigkeiten erwünscht

Daher werden viele Stellantriebe mit einem Ge- m schwindigkeitsregler versehen. Die bekannten Geschwindigkeitsregler weisen jedoch einen komplizierten Aufbau und komplizierte Arbeitsweise auf. Daraus ergeben sich die vorgenannten Nachteile.

Es wurde zwar bereits vorgeschlagen, eine Antriebs- ι ί übersetzung zu verwenden, vermittels welcher der Stellantrieb an zwei zur Stellwelle symmetrischen Punkten erfolgt und die ganze Vorrichtung mit kleinen Abmessungen und geringem Gewicht auszubilden, jedoch wurden in der Fertigung keine zufriedenstellen- 2» den Ergebnisse erhalten, da der Antrieb aufgrund von Konstruktions- und Fertigungstoleranzen der verschiedenen Teile oft nur einseitig beansprucht war.

Aus der DE-PS 12 61 945 ist bereits ein Stellantrieb bekannt, bei welchem die Rotorwelle eines Motors mit >-, Gewinden in Wirkverbindung gebracht ist, die bei der Drehbewegung der Rotorwelle zugleich eine Längsbewegung herbeiführen und bei dem die dort als Rotorwelle ausgebildete Antriebswelle beidendig aus dem Motorgehäuse herausgeführt und an einem Ende jo mit einer Gewindebuchse versehen ist Diese führt im Zusammenwirken mit einer zwischen zwei bei Überschreitung eines voreingestellten Stelldruckes der Rotorwelle nachgebenden Elementen längsverschieblich unverdrehbar angeordneten Mutter die Längsbe- r, wegung der Antriebswelle herbeiführt Bei dieser bekannten Ausführung soll ein Motor mit unverschieblicher, hohler Rotorwelle verwendet werden, wobei in der hohlen Rotorwelle ihr gegenüber unverdrehbar die beidendig aus dem Motorgehäuse ragende Antriebswel-Ie längsverschieblich angeordnet ist

Diese Ausführungsform ist lediglich zur Betätigung eines Schalters vorgesehen und ist aufwendig. Sie eignet sich nicht für die Betätigung von Ventilen oder Schiebern und dergleichen. 4 -,

Der Erfindung liegt daher die Aufgabe zugrunde, einen elektromotorgetriebenen Stellantrieb der vorausgesetzten Art für Ventile, Schieber und dergleichen mit einer neuartigen Drehgeschwindigkeitskennlinie zu schaffen, welcher eine einwandfreie Verstellung eines ,0 Ventils oder Schiebers über einen Winkelbereich von 90° gestattet Der Stellantrieb soll darüber hinaus eine kleine Größe und geringes Gewicht aufweisen, preiswert in seiner Herstellung sein und somit nicht nur leicht in automatische Ventile und Schieber einbaubar sein, r, sondern auch zur Vereinfachung des Aufbaues einer diesen Stellantrieb aufweisenden, automatischen Steuerung beitragen, vermittels welcher beispielsweise mehrere nebeneinander angeordnete Stellglieder betätigt werden sollen, falls ein pneumatischer oder mi hydraulischer Antrieb ungeeignet ist, nicht zur Verfügung steht oder auf Einbauschwierigkeiten stoßen würde.

Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß dadurch gelöst, daß ein in Axialrichtung der Gewindcwelle auf dieser h^r, mit Gewindeeingriff verstellbar geführtes Stellglied mit wenigstens einem vorstehenden Zapfen in einen im Verstellbereich des Zapfens ingeordneten, fest mit der Stellwelle verbundenen Stellarm mit einem in Gleiteingriff mit dem Zapfen stehenden Längsschlitz eingreift, wobei bei Drehung der Gewindewelle der Zapfen des Stellglieds hin- und herbewegbar und der Stellarm entsprechend verschwenkbar ist Die Vorteile der Erfindung werden anhand der F i g. 1 näher erläutert

Entsprechend einer Ausgestaltung der Erfindung kann der elektrische Stellantrieb auch eine Antriebsübersetzung aufweisen und in der Weise ausgebildet sein, daß der angetriebene Teil an zwei in bezug auf die Stellwelle symmetrischen Punkten erfolgt Zu diesem Zweck sind vorzugsweise in dem Gehäuse zwei zueinander parallele und symmetrisch zur Stellwelle angeordnete Gewindewellen vorgesehen und durch ein Zahnradvorgelege mit dem Elektromotor drehgekoppelt Die Gewindewellen tragen jeweils vorstehende Zapfen, welche in symmetrisch zur Stellwelle angeordnete Längsschlitze des Stellarms eingreifen und in diesen gleitend verschiebbar geführt sind. Der Steigungssinn der Gewindewellen und die Kraftübertragung von dem Elektromotor zu den ^«ewindewellen sind so ausgelegt, daß die beiden Stellglieder mit gleicher Geschwindigkeit in entgegengesetzter Richtung verlagert werden. Zum Ausgleich von Phasenverlagerungen beider Gewindewellen weist ein mit der einen Gewindewelle gekoppeltes Zahnrad vorzugsweise an seinem inneren Umfang eine breite Nut auf und läßt sich in bezug auf die Gewindewelle in der Weise verstellen, daß die Kraftübertragung vom Elektromotor zur Gewindewelle in einer Stellung erfolg'», in welcher ein Stift in die Kerbe eingreift

Die Merkmale, sowie Vorteile des erfindungsgemäßen elektrischen Stellantriebs sind im nachfolgenden anhand der in den Zeichnungen dargestellten Ausführungsbeispiele näher erläutert

F i g. 1 dient zur Erläuterung des Vorgangs bei Verringerung des Anlaufdrehmoments für den Elektromotor im erfindungsgemäßen Stellantrieb, der eine oder mehrere verschwenkbare Stellarme aufweist und d<czu dient, eine Ventilwelle um einen Winkel von 90° zu verschwenken;

Fig.2 zeigt in einem größeren Maßstab und im Ausschnitt eine Kupplungsverbindung zwischen einer Gewindewelle und einem Zahnrad, welche die Synchronisierung der Phasen beider Gewindewellen zueinander gestattet, damit die vom Elektromotor gelieferte Antriebskraft an zwei Antriebspunkten die Drehbewegung der Stellwelle gestattet;

Fig.3—5 zeigen eine bevorzugte Ausführungsform des erfindungsgemäßen Stellantriebs mit zwei Gewindewellen mit jeweils einem in Axialrichtung verstellbar geführten Stellglied, das zwei nach unten bzw. nach oben vorstehende Zapfen aufweist, wobei F i g. 3 eine Draufsicht mi bzw, einen waagerechten Schnitt durch den Stellantrieb entlang der Linie 1ΙΙΊΙ1 von Fig.5, Fig.4 ein Längsschnjti entlang der Linie IV-IV von Fig.3 und Fig.5 ein Seitenaufriß mit in der linksseitigen Hälfte weggebrochener Seitenwand des Gehäuses ist;

F i g. 6 und 7 zeigen eine weitere Ausführungsform des erfindungsgemäßen Stellantriebs, bei welcher das entlang der Gewindewelle verstellbar geführte Stellglied nur einen einzigen, nach unten vorstehenden Zapfen aufweist, wobei Fi g. 6 eine teilweise im Schnitt in Höhe der Gewindewelle dargestellte Draufsicht und Fig. 7 ein Querschnitt entlang der Linie VII-ViI von Fig. 6 ist.

F i g. I dient zur Veranschaulichung der Kräftever-

hältnisse, die an einer Gewindewelle, nämlich dem Zapfen 9 an dem Stellglied 8 (F i g. 3) und dem Stellarm 4 auftreten. Der Stellwelle 3 ist ein zur Wellenachse senkrechtes, kartesisches Koordinatensystem zugeordnet, wobei die X-Achse in Richtung der Gewindewelle 7 verläuft und die K-Achse von einer dazu rechtwinklig durch die Achse der Stellwelle 3 verlaufenden Linie gebildet ist.

Anhand der F i g. I in Verbindung mit F i g. 3 sei nun die Größe des zum Verdrehen der Ventilwelle benötigten ausgangsseitigen Drehmoments des Rlektromotors für den Fall betrachtet, daß bei dem erfindungsgemäßen Stellantrieb die Welle des Elektromotors unter einem vorbestimmten Untersetzungsverhältnis mit der Ventilwelle gekoppelt ist. Das zum Verdrehen der Ventilwelle erforderliche Ausgangsdrehmoment des Elektromotors ist dabei von der Winkelstellung der verschwenkbaren Stellarme abhängig, wobei jedoch das

rirphmnrnpnl

entSⁿrlcht,

Λ.« = Λ I - ■

(I)

Wenn diese Kraft /45 in eine X-Achsenkomponente /45, und eine V-Ächsenkomponente /45,- zerlegt wird, entspricht die Größe der Komponen . /45, der Kraft, mit welcher die Gewindewelle den 'apfen 9 in der dargestellten Lage beaufschlagt Die K-Achsenkomponente U^_y steht unter einem rechten Winkel zur X-Achse, entlang welcher das Stellglied verlagert wird, und ist daher praktisch unabhängig von der durch die Gewindewelle erbrachten Arbeit Diese Komponente Ftfy stellt einen Reibungswiderstand dar, da das Stellglied in Richtung der K-Achse gegen die Gewindewelle angedrückt ist Zwischen /45, /isx und U^ besteht folgender Zusammenhang:

(2)

wenn der Stellarm 4 um einen kleinen Winkel verschwenkt wird. Der Zapfen 9 verlagert sich um die doppelte Strecke, d. h. doppelt so schnell als zu dem Zeitpunkt, zu dem er sich gerade auf der X-Achse ■; befindet.

Durch Zusammenfassen läßt sich aus den Gleichungen (I) und (2) folgende Beziehung herleiten:

erforderlich ist, wenn die Achse des Zapfens mit der K-Achse zusammenfällt. Der Einfachheit halber sei in F i g. I angenommen, daß die Vorrichtung unter konstanter Last reibungsfrei arbeitet und die Ränder des Längsschlitzes, mit welchen der Zapfen in Gleiteingriff steht, geradlinig entlang einer die Stellwellenachse mit der Zapfenachse verbindenden Geraden verlaufen. Die Kraft, mit welcher die Gewindewelle 7 den Zapfen 9 in Richtung der X-Achse verlagert (wobei diese Kraft dem auslaßseitigen Drehmoment des Elektromotors proportional ist), wenn die Achse des Zapfens 9 auf der K-Achse liegt, ist mit /J> bezeichnet, und es wird weiterhin angenommen, daß der Stellarm 4 entsprechend der Darstellung von Fi g. 1 im Uhrzeigersinn verschwenkt wird. Bei bekannten Stellantrieben hat Fo bei gleichbleibender Last stets einen konstanten Wert, unabhängig von der Winkelstellung der Ventilwelle. Beim erfindungsgemäßen Stellantrieb dagegen übt der Zapfen 9 stets eine unter einem rechten Winkel zur Schlitzrandoberfläche gerichtete Kraft aus. Die Größe dieser Kraft ist daher umgekehrt proportional dem Abstand zwischen den Achsen von Stellwelle 3 und Zapfen 9, vorausgesetzt, die Belastung bleibt gleich. Die Oroüe aer Kxatt, mit weicner der Zapfen S aut den Schlitz 6 einwirkt, wenn die die beiden Achsen miteinander verbindende Gerade die X-Achse unter einem Winkel von 45° schneidet, ist mit /45 bezeichnet, wobei sich der nachstehende Zusammenhang zwischen /0 und fts herleiten läßt:

U_x = Jo/2 .

Dieser Zusammenhang ergibt sich auch aus der Betrachtung der Verlagerungsstrecke des Zapfens, Wie sich aus dieser Gleichung ersehen läßt, kann bei dem erfindungsgemäßen Stellantrieb der Beginn der Öffnungs- oder Schließverstellung der Ventilwelle mit dem halben Anlaufdrehmoment gegenüber dem normalerweise benötigten Drehmoment erfolgen, insbesondere wenn der Stellwinkel im Antriebszeitpunkt 90' beträgt.

Während vorstehend die Größe des für den Elektromotor hpnöligten AnlaiifHrehmoments betrachtet worden ist, soll nunmehr die unterschiedliche Verstellgeschwindigkeit beim Öffnen und Schließen des Ventils näher betrachtet werden. Dazu sei angenommen, daß der Elektromotor 1 von Anschalt- bis Abschaltzeitpunkt während des ganzen Antriebsvorgangs mit gleichbleibender Drehzahl läuft. Die Stellwelle 3 wird dann während des Anlaufs und kurz vor dem Abschalten, d. h. wenn sich der Stellarm 4 in der dargesf'lten Lage befindet, mit einer Drehgeschwindigkeit verschwenkt, die nur halb so groß ist wie die Drehgeschwindigkeit, wenn sich der Zapfen 9 in der K-Achse befindet. Die Höchstbelastung des Antriebs beim Öffnen und Schließen des Ventils tritt beim Anlauf auf, wenn die Drehverstellung des Ventils beginnt, d. h. die Drehzahl des Elektromotors zunächst Null ist. Die öffnungs- bzw. Schließgeschwindigkeit des Ventils steigt dann kontinuierlich an, im Gegensatz zu bekannten Stellantrieben, bei denen das Untersetzungsverhältnis und folglich die Winkelgeschwindigkeit gleich bleibt.

Eine mechanische Ausgestaltung des erfindungsgemäßen elektrischen Stellantriebs besteht darin, daß zur Verstellung des angetriebenen Teils einer Vorrichtung zwei symmetrisch zur Steiiweiie angeordnete Krattübertragungspunkte vorhanden sind. Eine solche Anordnung macht es natürlich erforderlich, daß beide Kraftübertragungspunkte gleich wirksam sind. Das läßt sich bei den bekannten Vorrichtungen aufgrund ihrer Konstruktion und der stets gegebenen Toleranzen nicht erzielen. Diese Schwierigkeiten werden bei dem erfindungsgemäßen Stellantrieb aufgrund der in F i g. 2 dargestellten Anordnung vermieden. Die Gewindeteile 7 soll dabei mit dem mit 31 bezeichneten Zahnrad gekoppelt werden. Zur Erzielung einer gleichförmigen Kraftübertragung muß die Lage der Gewindewelle 7 in bezug auf das Zahnrad 31 veränderlich einstellbar sein. Zu diesem Zweck weist die Gewindewelle 7 eine flache Kerbe 32 auf, welche zur Aufnahme eines Stifts 30 dient der sich im Zwischenraum zwischen einer breiten Nut 33 des Zahnrads 31 und der Kerbe 32 befindet nachdem die Lage der Gewindewelle 7 in bezug auf das Zahnrad 31 eingestellt worden ist

In den Fig.3—7 sind verschiedene bevorzugte Ausführungsformen des erfindungsgemäßen Stellantriebs dargestellt

Bei der in den Fig.3—5 dargestellten ersten Ausfühningsform eines elektrischen Stellantriebs sind zwei gabelartige Stellarme oberhalb und unterhalb der Gewindewellen vorgesehen. Der am linken Ende

befindliche und mit dem Bezugszeichen 1 bezeichnete Block stellt einen Elektromotor dar, während das rechtsseitige Gehäuse mit 2 bezeichnet ist. In der Mitte des Gehäuses 2 befindet sich die Stellwelle 3, welche mit dem angetriebenen Teil einer Vorrichtung wie z. B. einer Ventilwelle koppelbar ist. Auf der Stellwelle 3 ist feststehend ein Stellarm 4 befestigt und weist zwei zur Stellwelle 3 symmetrische Gabelabschnitte 5 mit jeweils eit.um Längsschlitz 6 auf. In einer quer zur Stellwelle 3 verlaufenden Ebene sind zwei Gewindewellen 7 parallel zueinander und symmetrisch zur Stellwelle 3 angeordnet. Jede Gewindewelle 7 trägt jeweils ein Stellglied 8 in Form einer Stellmutter, wobei die Stellglieder 8 in einander entgegengesetzten Richtungen verlagerbar und dabei in genau symmetrischer Lage in bezug auf die Achse der Stellwelle 3 gehalten sind. Die Stellglieder 8 tragen, wie näher aus den Fig.4 und 5 ersichtlich, jeweils zwei nach oben bzw. nach unten vorstehende Zapfen 9, wobei die Achsen der Zapfen 9 parallel zur Achse der Steiiweiie 3 verlaufen. Der obeniiegende Zapfen an jedem Stellglied 8 weist ein Kopfstück 11 und in diesem eine quer verlaufende Führungsbohrung 10 unterhalb des äußeren Endes des Kopfstücks 11 auf. Eine von der einen seitlichen Abdeckung des Gehäuses 2 zur anderen seitlichen Abdeckung des Gehäuses verlaufende Verbindungsstange 12 erstreckt sich durch die Führungsbohrung 10 hindurch und dient nicht nur dazu, das Stellglied 8 in aufrechter Lage zu halten, sondern auch die beiden seitlichen Gehäuseabdeckungen an dem Gehäuse 2 zu befestigen. Die Stellwelle 3 ist in zwei Lagern 13 geführt, die an den sich gegenüberliege »den senkrechten Gehäusewänden angeordnet sind. Die Gewindewellen 7 sind an ihren Enden jeweils in Kugellagern 14 gelagert. Das linke Kugellager 14 ist vorzugsweise als Kegelrollenlager ausgebildet, das Druckkräfte der Gewindewelle 7 aufnehmen kann. Beide Gewindewellen 7 tragen jeweils ein feststehendes Zahnrad 16, wobei beide Zahnräder 16 die gleiche Zahnzahl aufweisen und über ein gemeinsames Ritzel 15 unmittelbar mit der Abtriebswelle des Elektromotors 1 gekoppelt sind. Die eine Gewindewelle 7 ist mit dem Zahnrad 16 in der anhand der F i g. 2 veranschaulichten Weise eekonpelt Der Steitninjssinn der Gewinde beider Gewindewellen 7 verläuft in entgegengesetzter Richtung, da beide Gewindewellen 7 in der vorstehend beschriebenen Weise betriebsmäßig mit der Abtriebswelle des Elektromotors 1 gekoppelt sind. Die von jedem Stellglied 8 nach oben und nach unten vorstehenden Zapfen 9 stehen in Gleiteingriff mit den Längsschlitzen 6 der Gabelabschnitte 5. Die beiden Stellarme 4 weisen insgesamt vier zur Stellwelle 3 symmetrische Gabelabschnitte 5 auf. Auf diese Weise wird die Translationsbewegung der Stellglieder 8 in eine stetige Schwenkbewegung des Stellarms 3 umgesetzt

Am Ende des Verstellwegs der Zapfen 9 sind im Bereich der Kopfstücke 11 zwei Grenzschalter 17 angeordnet, welche durch die Kopfstücke 11 betätigbar sind und dazu dienen, den Elektromotor 1 abzuschalten. Die Grenzschalter 17 sind vorzugsweise beide innerhalb des Gehäuses 2 auf der linken Seite entsprechend der Darstellung von F i g. 4 angeordnet, so daß sich stets ein Kopfstück 11 in Eingriff mit dem ihm zugeordneten Grenzschalter 17 befindet, wenn sich der Stellarm in einer Endlage befindet Die Grenzschalter 17 dienen gleichzeitig zur Umschaltung und geben die Drehrichtung des Elektromotors 1 bei erneutem Anschalten vor, da diese Drehrichtung entgegengesetzt ist dem Drehsinn beim zuvor erfolgen Abschalten des Motors.

Die Grenzschalter 17 stellen somithin »Drehrichtungsspeicher« dar, welche den Drehsinn bei Motorabschaltung zuverlässig speichern, auch wenn ein Stromausfall in der Steuerung auftritt oder ein längerer Zeitraum

-, zwischen Abschaltung und Wiederanschaltung, d. h. zwischen aufeinanderfolgenden Stellvorgängen der Stellwelle 3 verstreicht. Die Grenzschalter 17 können in einer Schaltung liegen, vermittels welcher die Betriebsstellungen des Ventilkörpers zur Sichtanzeige gebracht

to werden.

Der Verstellbereich des Stellarms 4 läßt sich vermittels der in F i g. 3 am rechten Ende des Gehäuses 2 dargestellten Stellschraube 18 begrenzen. Diese Stellschraube 18 ist in die eine seitliche Abdeckwand 24

η des Gehäuses 2 eingeschraubt und weist an ihrem innerhalb des Gehäuses befindlichen Ende eine Fase auf, gegen welche die Außenseite eines Gabelabschnitts 5 des Stellarms 4 zur Anlage kommt, wenn sich der Stellarm 4 in der Endlage befindet. Die Stellschraube 18 erstreckt sich in senkrechter Richtung zur Achse der Stellwelle 3 und gelangt in beiden Endlagen der Stellwelle in Eingriff mit der Außenfläche der Gabelabschnitte 5 des Stellarms 4, da die beiden Gabelabschnitte 5 zueinander symmetrisch sind. Nach

r, Abschaltung des Elektromotors 1 kann sich somit der Stellarm 4 beispielsweise unter dem Einfluß von Massenträgheit des Elektromotorankers od. dgl. nicht weiter drehen, da die Stellschraube 18 ein Weiterdrehen des Stellarms einwandfrei unterbindet. Die Stellschrau-

jo be 18 läßt sich vermittels des außerhalb der seitlichen Abdeckwand 24 des Gehäuses befindlichen Schraubenkopfs einstellen, wodurch die Endlage für die Verschwenkung des Stellarms 4 entsprechend vorgegeben wird.

r, Eine der beiden Gewindewellen 7 ist entsprechend der Darstellung von F i g. 3 an dem dem Zahnrad 16 abgewandten Ende durch die seitliche Abdeckwand 24 des Gehäuses 2 nach außen geführt und trägt an diesem Ende ein Handrad 19, mittels welchem eine Handverstellung des Stellantriebs in Notfällen oder nach Auslösung eines Drehmomentüberlastschalters möglich ist durch den der Elektromotor 1 abgeschaltet worden Kt Mit dem

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F!". 5

Blindloch-Gewindebohrung bezeichnet, welche zur

•4» Befestigung des Gehäuses 2 an dem Ventil dient.

Die in den F i g. 6 und 7 dargestellten Ausführungsform entspricht im wesentlichen der vorstehend beschriebenen, mit der Ausnahme, daß das Stellglied nur einen einzigen Zapfen aufweist. Entsprechende Teile sind auch hier mit den gleichen Bezugszeichen bezeichnet.

Ein sämtlichen Ausführungsformen gemeinsames Merkmal besteht darin, daß für den Anlauf des Elektromotors ein verhältnismäßig kleines Anlaufdrehmoment erforderlich ist Damit kann auch die Anlaufdrehzahl des Elektromotors gesteigert und eine verhältnismäßig hohe Nenndrehzahl erreicht werden, so daß der Stellantrieb leistungsfähiger ist da die Leistung als Produkt von Drehmoment und Drehzahl des Motors betrachtet werden kann. Der Geschwindigkeitsverlauf beim öffnen und Schließen des Ventils läßt sich aufgrund der mechanischen Merkmale verbessern, wobei sich für die Verstellgeschwindigkeit als normale Geschwindigkeitskennlinie der Obergang von langsam zu schnell und wieder zu langsam ergibt In allen Fällen, in denen eine ganz genau vorgeschriebene Öffnungsund Schließgeschwindigkeit für ein Ventil erforderlich ist läßt sich diese Forderung vermittels einer einzigen

Steuerung erfüllen. Wenn die Geschwindigkeiten nicht kritisch sind, ist überhaupt keine Steuerung erforderlich. Dieses Merkmal ist besonders dann vorteilhaft, wenn ein Wechselstrom-Elektromotor verwendet wird, wobei das Anlaufdrehmoment im Vergleich zum Nenndrehmoment sehr gering ist. Daher läßt sich ein kleiner Elektromotor verwenden, mit dem gleichzeitig ein hoher Wirkungsgrad als bei bekannten Stellantrieben erzielbar ist. Der elektrische Stellantrieb nach der Erfindung kann somit verhältnismäßig klein ausgebildet sein, weist geringes Gewicht auf und ist niedrig in den Herstellungskosten. Weiterhin lassen sich innerhalb eines größeren Bereiches die bei bekannten Stellantrieben verwendeten Gleichstrommotoren durch Wechselstrommotoren ersetzen, was zu einer Vereinfachung der in der Steuerung erforderlichen Spannungseinspeisung führt.
Bei der in den Fig.3—5 dargestellten Ausführungs-

10

form wird die durch den Zapfen 9 des Stellglieds 8 ausgeübte und durch das Drehmoment der Gewindewelle 7 erzeugte Schubkraft an vier in bezug auf die Stellwelle 3 symmetrisch angeordneten Punkten in eine stetige Schwenkbewegung des Stellarms 4 umgesetzt. Die Zapfen 9 werden dabei durch die Verbindungsstange 12 in jeder Lage senkrecht gehalten. Das am oberen Ende jedes Zapfens 9 befindliche Kopfstück 11 gelangt zu Ende des Verschwenkwegs in Eingriff mit dem zugeordneten Grenzschalter 17 und betätigt diesen, wobei die Drehrichtung, in welcher der Elektromotor 1 beim Wiederanschalten betrieben wird, durch die Stellung des Grenzschalters 17 gespeichert ist. Der Stellantrieb besteht aus nur ganz wenigen Teilen und weist daher eine hohe Zuverlässigkeit auf. Außerdem kann er als Ganzes sehr klein ausgeführt sein und weist dementsprechend auch geringes Gewicht auf.

Hierzu 4 Uliitl Zeichnungen

Claims (9)

Patentansprüche:

1. Elektrischer Stellantrieb, bei dem eine von einem Elektromotor angetriebene Gewindewelle eine quer zu dieser und zur Gehäuseachse angeordnete Stellwelle, die aus dem Gehäuse zum Antrieb einer Stellvorrichtung herausgeführt ist, antreibt, dadurch gekennzeichnet, daß ein in Axialrichtung der Gewindewelle auf dieser mit Gewindeeingriff verstellbar geführtes Stellglied (8) mit wenigstens einem vorstehenden Zapfen (9) in einen im Verstellbereich des Zapfens angeordneten, fest mit der Stellwelle (3) verbundenen Stellarm (4) mit einem in Gleiteingriff mit dem Zapfen (9) r, stehenden Längsschlitz (6) eingreift, wobei bei Drehung der Gewindewelle (J) der Zapfen (9) des Stellglieds (8) hin- und herbewegbar und der Stcllarm (4) entsprechend verschwenkbar ist.

2. Stellantrieb nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß Aas Stellglied (8) zwei von ihm in einer gemeinsamen Achse nach unten bzw. nach oben vorstehende Zapfen (9) trägt und der Stellarm (4) zwei zur Stellwelle (3) symmetrisch angeordnete Längsschlitze (6) aufweist, welche jeweils in >-, Gleiteingriff mit einem Zapfen (9) stehen.

3. Stellantrieb nach Anspruch l oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß der eine bzw. die beiden Zapfen (9) jeweils durch eine Verbindungsstange (12) geführt ist (sind), welche die einander entgegenge- κι setzten Gehäuseenden miteinander verbindet

4. Stellantrieb, nach einem der Ansprüche 1 —3, dadurch gekennzeichnet, daß jede Zapfen (9) durch ein Kopfstück (11) verlängert ist und daß innerhalb des Gehäuses (2) ein durch chs Kopfstück (11) am r. Ende seines Verstellbereichs betätigbarer Grenzschalter (17) angeordnet ist.

5. Stellantrieb nach einem der Ansprüche I —4, dadurch gekennzeichnet, daß in dem Gehäuse (2) zwei zueinander parallele und symmetrisch zur Stellwelle (3) angeordnete Gewindewellen (7) vorgesehen sind.

6. Stellantrieb nach den Ansprüchen 4 und 5, dadurch gekennzeichnet, daß in dem Gehäuse (2) zwei in bezug auf die Stellwelle (3) auf der gleichen v, Seite angeordnete Grenzschalter (17) angeordnet sind.

7. Stellantrieb nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, daß die beiden Gewindewellen (7) durch ein Zahnradvorgelege (15,16) mit dem Elektromo- w tor (1) gekoppelt sind und daß wenigstens eine Gewindewelle mit einer zum Ausgleich von Phasenverlagerungen der beiden Gewindewellen dienenden Vorrichtung (30—33) versehen ist.

8. Stellantrieb nach Anspruch 7, dadurch gekenn- <-,<·> zeichnet, daß die zum Ausgleich von Phasenverlagerungen der beiden Gewindewellen (7) dienende Vorrichtung aus einer breiten Nut (33) durchgehend gleicher Tiefe an einem mit der Gewindewelle koppelbaren Zahnrad (31) und einem Stift (30) _t,o besteht, der nach Einstellung der Welle in eine vorbestimmte Lage zwischen einer an der Wellenoberfläche ausgebildeten Kerbe (32) und der Nut (33) gehalten ist.

9. Stellantrieb nach Anspruch 7, dadurch gekenn- h^r> zeichnet, daß beide Gewindewellen (7) jeweils ein verstellbar geführtes Stellglied (8) tragen, jedes Stellglied wenigstens einen vorstehenden Zapfen (9) aufweist und der mit der Stellweile (3) verbundene und vermittels seines Längsschlitzes (6) in Gleiteingriff mit den Zapfen stehende Stellarm (4) innerhalb des Verstellbereichs des Zapfens verschwenkbar geführt ist

10, Stellantrieb nach Anspruch 9, dadurch gekennzeichnet, daß an der dem Elektromotor (1) gegenüberliegenden Gehäuseabdeckwand (24) eine zu den beiden Gewindewellen (7) parallel verlaufende und quer zur Stellwelle (3) ausgerichtete Stellschraube (18) gelagert ist, deren Kopf sich außerhalb des Gehäuses (2) befindet, und deren innerhalb des Gehäuses befindliches Ende in beiden Enden des Verstellbereichs des Stellarms (4) hinein vorsteht und als Anschlag für den Stellarm dient, wobei der Schwenkbereich des Stellarms vermittels der Axialeinstellung der Stellschraube veränderlich einstellbar ist