DE29504573U1

DE29504573U1 - Stellantrieb zur Steuerung von Armaturen

Info

Publication number: DE29504573U1
Application number: DE29504573U
Authority: DE
Original assignee: Mannesmann AG
Current assignee: ABB Patent GmbH
Priority date: 1995-03-07
Filing date: 1995-03-07
Publication date: 1995-05-11
Anticipated expiration: 2005-03-08

Description

: &igr;.

30 883

Stellantrieb zur Steuerung von Armaturen Beschreibung

Die Erfindung betrifft einen Stellantrieb zur Steuerung von Armaturen mit den Merkmalen des Oberbegriffs des Schutzanspruchs 1.

Aus der DE 42 39 947 ist ein derartiger Stellantrieb bekannt, bei dem an der für den Handantrieb vorgesehenen die Schnecke tragenden Schneckenwelle eine membranartige Scheibe aus hartem Werkstoff in axialer Richtung an dieser festliegend angeordnet ist. Die Scheibe ist mit ihrem in radialer Richtung von der Schneckenwelle und der dortigen Befestigung abliegenden Außenumfang in axialer Richtung festliegend abgestützt. Auf wenigstens einer Seite der Scheibe ist mindestens ein Dehnungsmeßstreifen appliziert, der zusammen mit der Scheibe eine Kraftmeßvorrichtung bildet. Aufgrund der tiefen Einbaulage innerhalb des Stellantriebes und der Vielzahl der die Scheibe umgebenden Maschinenelemente ist die Zugänglichkeit der Kraftmeßvorrichtung erschwert,

Darüber hinaus ist beim bedarfsweisen Ausbau der Schnecke bzw. schneckennaher Maschinenelemente stets auch der Ausbau sowie die Abkabelung der Kraftmeßeinrichtung sowie deren anschließender Wiedereinbau und Anschluß der so Verbindungsleitungen erforderlich und störend. Insbesondere ist der dabei notwendige Eingriff in die elektrische Verschaltung des Stellantriebes fehlerträchtig.

Der Erfindung liegt daher die Aufgabe zugrunde, die Kraftmeßeinrichtung im Stellantrieb so anzuordnen, daß Manipulationen an Maschinenelementen die

Kraftmeßeinrichtung und ihre elektrische Anschaltung weitgehend unangetastet belassen.

Erfindungsgemäß wird diese Aufgabe mit den Mitteln des Schutzanspruchs 1 gelöst. Vorteilhafte Ausgestaltungen der Erfindung sind in den Schutzansprüche 2 bis 5 beschrieben.

Die Erfindung wird nachstehend anhand eines Ausführungsbeispiels näher erläutert. Die dazu erforderlichen Zeichnungen zeigen

Fig. 1 eine Prinzipdarstellung eines Stellantriebes in einer ersten Ansicht

Fig. 2 eine Prinzipdarstellung eines Stellantriebes in einer zweiten, zur ersten

orthogonalen Ansicht
Fig. 3 eine Detaildarstellung eines ausgelenkten Kraftmeßbalkens.

Gemäß den Figuren 1 und 2 umfaßt der Stellantrieb einen Motor 1, der an einem Gehäuse 4 befestigt ist, und mit einem in dem Gehäuse 4 angeordneten, umlaufbaren Getriebe 2 in Wirkverbindung steht.

Das Getriebe 2 ist auf seinem Außenumfang 5 mit einer Außenverzahnung, die als Schraubradverzahnung 6 ausgebildet ist, ausgestattet, die in die Gänge einer auf einer Schneckenwelle 7 angeordneten Schnecke 18 eingreift. Die Schneckenwelle 7 ist über eine Zahnradstufe 12 mit einem über eine Klinke 13 arretierbaren Handrad 11 verbunden.

An dem der Zahnradstufe 12 gegenüberliegenden Ende der Schneckenwelle 7 ist ein Kraftmeßbalken 8, angeordnet, der in Figur 1 überproportional vergrößert dargestellt, einseitig geführt mit Befestigungsmitteln 16 an einer Wandung des Gehäuses 4 befestigt ist und dessen freies Ende in Richtung der Wandebene beweglich ist.

In dem freien, beweglichen Ende des Kraftmeßbalkens 8 ist das Ende der Schneckenwelle 7 axialspieifrei drehbar gelagert und in einem dafür vorgesehenen Schneckenwellenlager 17 geführt.

Der Kraftmeßbaiken 8 ist mit Dehnungssensoren 15 ausgestattet, die an einen Meßverstärker 9 angeschlossen sind. Der Meßverstärker 9 ist ausgangsseitig mit Signalverarbeitungsmitteln 10 zur Steuerung des Motors 1 verbunden. Zwischen seiner Befestigung an einer Wandung des Gehäuses 4 und dem Schneckenwellenlager 17 weist der Kraftmeßbaiken 8 eine Zentrale, quaderförmige Ausnehmung 14 auf, die senkrecht zur Längsrichtung der Schneckenwelle 7 angeordnet und parailelogrammartig entlang der Längsachse der Schneckenwelle verwindbar ist.

In Figur 3 ist der Kraftmeßbalken 8 vergrößert und im verwundenen Zustand unter Verwendung gleicher Bezugszeichen für gleiche Mittel dargestellt. In besonderer Ausgestaltung der Erfindung ist die Wandstärke des Kraftmeßbalkens 8 entlang der in seinem Innern verlaufenden Kanten der quaderförmigen Ausnehmung 14 reduziert. Zweckmäßiger wird diese Reduzierung durch Einbringen von kreisrunden Bohrungen durch den Kraftmeßbaiken 8 vor dem Materialabtrag für die quaderförmige Ausnehmung 14 realisiert. Diese besondere Ausgestaltung des Kraftmeßbalkens 8 bewirkt definierte, auf Biegebeanspruchung ausgelegte Volumenelemente, so daß die mechanische Verwindung des Kraftmeßbalkens 8 im Gesamtbetrag örtlich begrenzt eintritt. Durch Applikation von Dehnungssensoren 15 auf der äußeren Oberfläche genau jener Volumenelemente des Kraftmeßbalkens 8 mit höchster Biegebeanspruchung, wird ein Maximum an dem zur Verbiegung proportionalen, elektrischen Meßsignal bei minimaler fiächenhafter Ausdehnung der Dehnungssensoren 15 erreicht.

Durch die in Figur 3 gezeigte Applikation von maximal 4 Dehnungssensoren 15 werden jeweils zwei auf einer Seitenfläche des Kraftmeßbalkens 8 angeordnete, benachbarte bzw. in gleichem Maße von der Schneckenwelle 7 beabstandete, auf gegenüberliegenden Seitenflächen des Kraftmeßbalkens 8 angeordnete Dehnungssensoren 15 paarweise entgegengesetzt auf Dehnung bzw. Stauchung beansprucht. Dadurch ergibt sich bei Anordnung zweier entweder auf derselben Seitenfläche des Kraftmeßbalkens 8 in gleichem Abstand von der Schneckenwelle angeordneten Dehnungssensoren 15 in einer Halbbrücke ein höherer Signalhub bei verbessertem Signal/Rausch-Abstand gegenüber einem singular vorgesehenen Dehnungssensor 15 pro Kraftmeßbalken 8.

Bei Applikation von 4 Dehnungssensoren 15 auf dem Kraftmeßbaiken 8 und
Anordnung derselben in einer Vollbrücke, wobei jeder Haibbrückenzweig nach den
vorstehend beschriebenen Kriterien zusammengestellt ist, wird gegenüber der
Halbbrückenanordnung eine Verdoppelung des Signalhubes ohne elektronische
Verstärkungsmittel erzielt.

Die Anordnung des Kraftmeßbalkens 8 im Stellantrieb zeichnet sich insgesamt durch freie Zugänglichkeit innerhalb des Gehäuses 4 aus. Darüber hinaus ist ausschließlich bei Manipulationen an der Schneckenwelle 7 die durch das Schneckenwellenlager 17 gegebene mechanische Verbindungsstelle zum Kraftmeßbalken 8 zu lösen, so daß die elektrische und mechanische Anordnung der Kraftmeßeinrichtung bei Manipulationen am Stellantrieb oder Maschinenelementen desselben weitgehend unangetastet bleibt.

Claims

Schutzansprüche

1. Stellantrieb zur Steuerung von Armaturen mit einem Motor und einem in einem Gehäuse angeordneten, umlaufbaren Getriebe, wobei das Getriebe radial beweglich und mit einer Außenverzahnung ausgestattet ist, die mit einer Schnecke auf einer zum Getriebe tangential angeordneten Schneckenweile in Eingriff steht, und wobei der Schneckenwelle eine Kraftmeßeinrichtung zur Erfassung axialer Verschiebungen der Schneckenwelle und Mittel zur manuellen Bedienung des Stellantriebes beigeordnet sind dadurch gekennzeichnet,

daß die Kraftmeßeinrichtung (8, 9, 10) einen Kraftmeßbalken (8) mit Dehnungssensoren (15) umfaßt, der einseitig geführt an einer Wandung des Gehäuses (4) so befestigt ist, daß das freie Ende des Kraftmeßbalkens (8) in Richtung der Wandebene beweglich ist, und in dessen freiem Ende ein Ende der Schneckenwelle (7) axiaispielfrei drehbar gelagert ist.

2. Steilantrieb nach Anspruch 1
dadurch gekennzeichnet,

daß der Kraftmeßbalken (8) zwischen seiner Befestigung an einer Wandung des Gehäuses (4) und dem Schneckenwellenlager (17) eine zentrale, quaderförmige Ausnehmung (14) senkrecht zur Längsachse der Schneckenwelle (7) aufweist, so daß der Kraftmeßbalken (8) in Längsrichtung der Schneckenwelle (7) parallelogrammartig verwindbar ist.

3. Stellantrieb nach Anspruch 2
dadurch gekennzeichnet,

daß die Wandstärke des Kraftmeßbalkens (8) entlang der im Inneren des Kraftmeßbalkens (8) verlaufenden Kanten der quaderförmigen Ausnehmung (14) reduziert ist.

4. Steilantrieb nach einem der Ansprüche 2 und 3 dadurch gekennzeichnet,

daß die Dehnungssensoren (15) auf der Außenseite des Kraftmeßbalkens (8) im Bereich der im Inneren des Kraftmeßbalkens (8) verlaufenden Kanten der quaderförmigen Ausnehmung (14) angeordnet sind.

-6-

5. Stellantrieb nach einem der Ansprüche 1 bis 4 dadurch gekennzeichnet,

daß vier Dehnungssensoren (15) vorgesehen und elektrisch in einer Brückenschaltung angeordnet sind.