DE29917083U1

DE29917083U1 - Ventil

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Publication number: DE29917083U1
Application number: DE29917083U
Authority: DE
Original assignee: Gebr Mueller Apparatebau GmbH and Co KG
Current assignee: Gebr Mueller Apparatebau GmbH and Co KG
Priority date: 1999-09-28
Filing date: 1999-09-28
Publication date: 1999-12-16
Anticipated expiration: 2009-09-29

Description

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Patentanwälte'-'Eöropean Patent and Trademark Attorneys

Dr. rer. nat. Dipl.-Chem. Thomas Berendt Dr.-Ing. Hans Leyh Dipl.-Ing. Hartmut Hering

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Ventil

Ventil

Beschreibung

Die Neuerung betrifft ein Ventil, insbesondere ein Membranventil oder ein Sitzventil, mit einem Ventilstück und einer mit diesem gekoppelten Ventilspindel, sowie einem Elektromotor zur Betätigung der Ventilspindel.

Ventile dieser Art, bei denen gewöhnlich der Elektromotor an dem vom Ventilstück abgewandten Ende der Ventilspindel angeordnet ist, haben eine relativ hohe Bauhöhe.

Dies ist insbesondere bei beschränktem Platzangebot nachteilig.

Der Neuerung liegt daher die Aufgabe zugrunde, ein Ventil der eingangs genannten Art kompakter zu bauen und die Bauhöhe zu reduzieren.

Neuerungsgemäß wird dies dadurch erreicht, daß der Rotor des Elektromotors in Form einer Hohlwelle ausgebildet ist und die Ventilspindel innerhalb der Hohlwelle axial verschiebbar angeordnet ist.

Auf diese Weise wird die axiale Motorlänge durch die in den Rotor eintauchende Ventilspindel ausgenutzt, und damit die Bauhöhe des Ventils reduziert.

Der Rotor ist zweckmäßigerweise topfförmig ausgebildet und übergreift den Stator des Elektromotors radial und axial, wobei die stehende Motorwicklung und die Permanentmagnete zwischen dem Außendurchmesser des Stators und dem Innendurchmesser des Rotors angeordnet sind.

Vorteilhafterweise ist zwischen dem Rotor und der Ventilspindel ein Getriebe angeordnet, wobei diesem Getriebe eine Gewindemutter oder eine Kugelumlaufmutter nachgeschaltet ist, deren Innengewinde in ein Außengewinde der gegen Verdrehung gesicherten Ventilspindel eingreift.

Die Ventilspindel ist zweckmäßigerweise über eine Kupplung mit einem mit dem Ventilstück verbundenen Ventilschaft gekoppelt.

Vorteilhafterweise ist axial zwischen der Ventilspindel und dem Ventilschaft eine Feder, zum Beispiel ein Tellerfederpaket, eingebaut, um die Ventilspindel vor Überbelastung zu schützen, wodurch auch eventuelle Fluchtungsfehler ausgeglichen werden können.

Gleichzeitig dient die Kupplung auch als Verdrehsicherung für die Ventilspindel.

Eine beispielsweise Ausführungsform der Neuerung wird nachfolgend an Hand der einzigen Figur der Zeichnung erläutert, die im Schnitt ein Ventil zeigt, dessen Antriebsmotor mit einem hohlen Rotor ausgestattet ist.

Die Zeichnung zeigt ein Ventil 10 mit einem Ventilgehäuse 12, einem Ventilstück 14, das mit einem nicht näher bezeichneten Ventilsitz zusammenwirkt, und einer Ventilspindel 16, die über eine Kupplung 18 mit einem Ventilschaft 20 gekoppelt ist, der seinerseits mit dem Ventilstück 14, das zum Beispiel in Form eines Ventiltellers ausgebildet sein kann, verbunden ist.

Die Kupplung 18 ist mit einer radial verlaufenden Nase 22 versehen, welche in eine axiale Nut 24 einer Büchse 26 eingreift, die ihrerseits im Ventilgehäuse 14 mittels eines Stiftes 50 gehalten ist.

Die Ventilspindel 16 ist drehfest mit der Kupplung 18 verbunden und damit gegen Verdrehung gesichert.

Innerhalb der Kupplung 18 und axial zwischen der Ventilspindel 16 und dem Ventilschaft 20 ist eine Feder, zum Beispiel in Form eines Tellerfederpaketes, 28 eingebaut, um die Ventilspindel 16 vor Überbelastung zu schützen.

Die Ventilspindel 16 wird durch einen im Ventilgehäuse 12 eingebauten Elektromotor 30 betätigt, dessen Stator 32 fest mit dem Ventilgehäuse 12 verbunden ist.

Radial innerhalb des Stators 32 ist der Rotor 34 angeordnet, der im Stator 32 mittels Kugellagern 52 drehbar gelagert und axial gehalten ist. Der Rotor 34 hat einen Bund 36, der den Stator 32 radial und axial übergreift, wobei die Motorwicklung 38 zwischen dem Außendurchmesser des Stators 32 und dem Innendurchmesser des Bundes 36 eingebaut ist.

Im Kopf des Ventilgehäuses 12 ist eine Steuerelektronik 40 zur Ansteuerung des Elektromotors 30 untergebracht.

Mit dem in der Figur unteren Ende des Rotors 34 ist drehfest ein Mitnehmerring 42 verbunden, der die Eingangsstufe eines handelsüblich käuflichen Harmonic-Drive-Getriebes 40 bildet.

Ein weiterer Mitnehmerring 46 bildet den Abtrieb des Harmonic-Drive-Getriebes, und dieser Mitnehmerring 46 ist zum Beispiel mittels Gewinde fest mit einer Gewindemutter 48 verbunden, die ein Innengewinde, insbesondere ein Steilgewinde, aufweist, das in Eingriff mit einem Außengewinde 54 der Ventilspindel 16 steht.

Der Mitnehmerring 46 ist zum Beispiel mittels Schrauben fest mit dem Ausgang des im Ventilgehäuse 12 eingebauten Harmonic-Drive-Getriebes verbunden.

Die Gewindemutter 48 ist im Ventilgehäuse 12 mittels eines Kugellagers 56 drehbar gelagert. Axial ist die Gewindebüchse 48 durch das Lager 56 und den Mitnehmerring 46 gehalten.

Der Rotor 34, der, wie bereits ausgeführt, radial innerhalb des Stators 32 angeordnet und in dem letzteren drehbar gelagert ist, ist in Form einer Hohlwelle 58 ausgebildet.

Innerhalb der Hohlwelle 58 und koaxial zu ihr ist die Ventilspindel 16 angeordnet, deren axialer Weg durch eine an der Innenwand der Hohlwelle 58 ausgebildeten Schulter 60 in Öffnungsrichtung des Ventilstückes 14 begrenzt ist.

In Schließrichtung kann die Ventilspindel 16 axial bewegt werden, bis das Ventilstück 14 auf seinem Ventilsitz aufsitzt.

Wenn der Elektromotor 30 erregt wird, dreht sich der Rotor 34 und mit ihm der drehfest, zum Beispiel mittels Paßfeder, mit dem Rotor verbundene Mitnehmerring 42.

Wie bereits ausgeführt, bildet der Mitnehmerring 42 die Eingangsstufe zu dem Harmonic-Drive-Getriebe 44, das die Drehbewegung des Mitnehmerringes 42 seinem Übersetzungsverhältnis entsprechend auf den Mitnehmerring 46 überträgt, welcher die Ausgangsstufe des Harmonic-Drive-Getriebes 44 bildet.

Da der Mitnehmerring 46 fest mit der Gewindemutter 48 verbunden ist, wird auch diese in Drehung versetzt.

Diese Drehbewegung der Gewindemutter 48 wird über den Gewindeeingriff 54 mit der Gewindespindel 16 in eine axiale Bewegung der letzteren umgeformt, da die

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Gewindespindel 16 über die Kupplung 18, deren Nase 22 und die axiale Nut 24 gegen Verdrehung gesichert ist.

Die Axialbewegung der Ventilspindel 16 wird über die Kupplung 18 und den Ventilschaft 20 auf das Ventilstück 14 übertragen, wodurch das Ventil geschlossen und bei umgekehrter Drehung des Rotors 34 geöffnet werden kann.

Ferner kann durch die Hohlwelle 58 ein Stößel 62 eingeführt und fest mit der Ventilspindel 16 verbunden werden. Hierdurch kann die axiale Bewegung der Ventilspindel 16 über diesen Stößel 62 für die Betätigung von Steuerelementen ausgenutzt werden zum Beispiel zur Hubeinstellung/Hubbegrenzung, zur Definierung des Umkehrpunktes der Ventilspindel oder zur Abgabe eines Positionssignales.

Das handelsüblich käufliche Harmonic-Drive-Getriebe 44 erlaubt den Einsatz in dynamischen Servicesystemen, bei denen große Torsionssteifigkeit und hohe Drehmomente gefordert werden. Die Harmonic-Drive-Getriebe sind praktisch spielfrei, wodurch sehr gute Übertragungs- und Wiederholungsgenauigkeiten erreicht werden.

Der Elektromotor 30 ist vorzugsweise ein elektronisch gesteuerter oder geregelter Gleichstrommotor mit hohem Drehmoment.

Die Ausbildung des Rotors 34 des Elektromotors 44 in Form einer Hohlwelle ermöglicht die Ausnutzung der axialen Motorlänge durch die innerhalb des Rotors 34 axial bewegliche Ventilspindel 16, wodurch das Ventil 10 kompakter ausgebildet und Bauhöhe eingespart werden kann.

Claims

1. Ventil, insbesondere Membranventil oder Sitzventil, mit einem Ventilstück und einer mit diesem gekoppelten Ventilspindel, sowie einem Elektromotor zum Betätigen der Ventilspindel, dadurch gekennzeichnet, daß der Rotor (34) des Elektromotors (30) in Form einer Hohlwelle (58) ausgebildet und die Ventilspindel (16) innerhalb der Hohlwelle (58) axial verschiebbar angeordnet ist.

2. Ventil nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Rotor (34) topfförmig ausgebildet ist und den Stator (32) des Elektromotors (30) radial und axial übergreift, und daß die Motorwicklung (38) und die Permanentmagnete des Elektromotors (30) zwischen der Außenwand des Stators (32) und der Innenwand des topfförmigen Rotors (34) eingebaut sind.

3. Ventil nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß zwischen dem Rotor (34) des Elektromotors (30) und der Ventilspindel (16) ein Getriebe (44) geschaltet ist.

4. Ventil nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß dem Getriebe (44) eine Gewindemutter (48) nachgeschaltet ist, die ein Innengewinde aufweist, das in ein Außengewinde (54) der gegen Verdrehung gesicherten Ventilspindel (16) eingreift.

5. Ventil nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die Ventilspindel (16) über eine Kupplung (18) mit einem mit dem Ventilstück (14) verbundenen Ventilschaft (20) gekoppelt ist.

6. Ventil nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, daß axial zwischen der Ventilspindel (16) und dem Ventilschaft (20) eine Feder (28) eingebaut ist.

7. Ventil nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß mit der Ventilspindel (16) ein durch die Hohlwelle (58) des Rotors (34) sich erstreckender Stößel (62) fest verbunden ist, durch welchen Steuerelemente für das Ventil betätigbar sind.