DE3236293C2

DE3236293C2 - Sicherheitsvorrichtung für Stellgeräte wie Ventile od.dgl.

Info

Publication number: DE3236293C2
Application number: DE19823236293
Authority: DE
Inventors: Rudolf 8752 Goldbach Steigerwald
Original assignee: Samson AG
Current assignee: Samson AG
Priority date: 1982-09-30
Filing date: 1982-09-30
Publication date: 1984-07-19
Also published as: DE3236293A1

Description

Die Erfindung betrifft eine Sicherheitsvorrichtung für Stellgeräte wie z. B. Ventile od. dgL, deren Stellglied,

z. B. ein Ventilkegel, von einem Elektromotor über ein Zahnrädergetriebe od. dgL betätigt und bei einer Störung der Stromversorgung des Elektromotors von einem in einer Bereitschaftsstellung gehaltenen Federkraftspeicher od. dgl. in eine Sicherheitsstellung ge-

bracht wird, in der beispielsweise «f.w· betreffende Ventil geschlossen wird.

Es ist bekannt zu diesem Zweck Stellantriebe mit Sicherheitsstellung zu verwenden, bei denen ein normaler elektrischer Getriebemotor über eine in seiner Stromversorgungsleitung liegende elektromagnetische Kupplung mit dem Federkraftspeicher bzw. dem Stellglied verbunden ist Dabei wird die Verbindung des Getriebemotors mit dem Stellglied, z. B. mit der Ventilstange des Ventilkegels, bei einem Stromausfall oder bei

so anderen Gefahrensignalen od. dgl. von der Kupplung unterbrochen und dadurch die Sicherheitsstellung des Stellgliedes herbeigeführt

Diese bekannten Stellantriebe mit Sicherheitsvorrichtung sind verhältnismäßig kompliziert und teuer.

Der Erfindung liegt daher die Aufgabe zugrunde, eine Sicherheitsvorrichtung für Stellgeräte wie insbesondere Ventile od. dgl. zu schaffen, welche zwar auch mit einem Federkraftspeicher arbeitet, aber wesentlich einfacher ausgebildet ist, wenig Platz beansprucht und störungs frei funktioniert

Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß dadurch gelöst daß ein radial verschiebbar gelagertes, normalerweise mit einem benachbarten Getrieberad des Zahnrädergetriebes od. dgl. in Eingriff stehendes Antriebsritzel eines selbsthemmenden Elektromotors von einer, unter der Kraftwirkung eines im Stromkreis des Elektromotors Hegenden Elektromagneten in Vorspannung festgehaltenen und bei Stromausfall von dem Elektromagneten

freigegebenen Auslösefeder aus seinem Eingriff mit dem Getrieberad gelöst und dadurch der Federkraftspeicher freigegeben wird.

Gemäß einer besonders einfachen und zweckmäßigen Ausfühnmgsform der Erfindung kann das Antriebsritzel des Elektromotors auf einem um einen Hebeldrehpunkt verschwenkbaren Hebel gelagert sein, dessen freier Hebelarm mit der Auslösefeder zusammenarbeiten kann, z. B. bei deren Freigabe durch den Elektromagneten von pjnem Federteller der Auslösefe.der angehoben wird. Dabei ist es gemäß einer besonders einfachen und praktischen Ausführung der Erfindung sehr vorteilhaft, den selbsthemmenden Elektromotor zusammen mit seinem Antriebsritzel zu verschieben, z. B. gemeinsam auf dem verschw enkbaren Auslösehebel anzuordnen.

In jedem Falle ist es gemäß einem besonders vorteilhaften Erfindungsmerkmal wesentlich, da!3 bei einer solchen Vorrichtung der Kuppelvorgang an einer Stelle mit möglichst niedrigem Drehmoment erfolgen kann. Ferner kann gegebenenfalls eine Handverstellung ohne zusätzliche Kupplung z. B. mittels eines am Auslösehebel angeordneten Handgriffes vorgesehen sei'., bei dem die Kraft des Haltemagnets von einer Bedienungsperson überwunden wird.

Eine weitere Ausführungsform der Erfindung besteht darin, den Antrieb so auszubilden, daß das Motorritzel durch eine zusätzliche Verschiebe- oder Schwenkbewegung wieder in ein weiteres Getriebezahmrad eingreifen kann. Damit können z. B. eine Bewegungsumkehr oder, bei entsprechenden Obersetzungsverhältnissen der Getriebe, unterschiedliche Stellgeschwindigkeiten erzielt werden.

Bei einer solchen Ausführung der Erfindung kann das Antriebsritzel des Elektromotors auf einem um einen Drehpunkt verschwenkbaren Hebel derart zwischen zwei einander gegenüberliegenden Getriebezahnrädern angeordnet sein, daß es durch entsprechende Verschwenkung des Hebels wahlweise mit dem einen oder mit dem anderen Getriebezahnrad in Eingriff bringbar ist Hier kann auch der Motor mit seinem Motorritzel derart z. B. auf einem verschwenkbaren Auslösehebel gelagert sein, daß die Vorrichtung außer bei den Eingriffsstellungen mindestens eine Mittelstellung einnehmen kann, bei der das Motorritzel nicht in ein Gegenzahnrad eingreift Eine solche Mittelstellung kann z. 3. durch einen Anschiag, welcher mechanisch oder elektromechanisch betätigt werden kann, festgelegt werden.

Eine Sicherheitsvorrichtung gemäß der Erfindung weist als neu und vorteilhaft das bereits erwähnte Merkmal auf, daß die mechanische Trennung zwischen dem selbsthemmenden Elektromotor und dem Getriebe an einer Stelle durchführbar i»t, an der ein besonders niedriges b'/w. das geringste Drehmoment vorhanden ist Dadurch wird auch der Verschleiß der Teile gemindert. Es ist ferner nicht notwendig, eine besondere Vorkehrung für den Fall zu treffen, daß einmal beim Einrücken des Ritzels Zahn auf Zahn stehen sollte. Die Trennung des Motorritzels vom zugehörigen Getriebezahnrad erfolgt zweckmäßig in radialer Bewegungsrichtung, was eine sehr einfache Konstruktion ermöglicht

Es ist gemäß einer Variante der Erfindung auch möglich, den Elektromotor der Vorrichtung ortsfest anzuordnen und dabei zwischen dem Antriehsritzel desselben und einem Zahnrad des Getriebes ein Zwischenzahnrad oder Zwischenritzel verschiebbar bzw. verschwenkbar anzuordnen. Der Auskuppelvorgang, welcher beim Ausfall der H'!^fsenergie bzw. des elektrischen Stromes ausgelöst wird, erfolgt hier durch das Ausrükken des Zwischenritzels.

Weitere Erfindungsmerkmale sind aus der nachfolgenden Ausführungsbeschreibung ersichtlich bzw. in den Unteransprüchen gekennzeichnet.

In der Zeichnung ist die Erfindung in verschiedenen Ausführungsformen beispielsweise veranschaulicht

A b b. 1 zeigt schematisch eine Sicherheitsvorrichtung mit verschenkbarem Motor für ein Ventil.

ίο A b b. 2 zeigt in einem Ausschnitt eine Variante der Sicherheitsvorrichtung, und

A b b. 3 zeigt eine weitere Ausführungsform der Sicherheitsvorrichtung mit ortsfest angeordnetem Motor. Bei der in A b b. 1 dargestellten Sicherheitsvorrichtung ist ein selbsthemmender Elektromotor 1 mit seinem Antriebsritzel 2, welches mit einem Getriebezahnrad 3 zusammenarbeiten kann, auf einem Hebelarm 20 gelagert, der um eine Achse 2i drehbar ist Das Antriebsritzel 2 wird normalerweise von einer Haltefeder 5, deren Federteller 22 auf das freie Ende 6 des Hebelarmes 20 wirkt, im Eingriff mit dem Getriebezahnrad 3 gehalten. Das Ende 6 des Hebelarn^ä 20 ragt in einen Schlitz 23 des Gehäuses 24 und wirkt alt Anschlag, der den richtigen Achsabstand zwischen dem Antriebsritzel 2 und dem Getrieberad 3 sichert.

Durch eine Drehbewegung des Hebelarmes 20 um die Ackbe 21 kann das Antriebsritzel 2 radial aus dem Getriebezahnrad 3 herausgeschwenkt werden, wodurch der Elektromotor 1 von dem Getriebe getrennt wird.

Dies geschieht mit Hilfe einer Ausiösefeder 7, deren Federteller 25 dem freien Ende 6 des Hebelarmes 20 auf dessen der Haltefeder 5 entgegengesetzten Seite gegenüberliegt Die Auslösefeder 7 wird von einem im Stromkreis des Elektromotors 1 liegenden Elektromagneten 4, dessen Tauchanker 26 mit dem Federteller 25 verbunden ist, in einer unwirksamen Stellung, aber gespannt, festgehalten, solange Strom durch die Speiseleitung des Elektromotors 1 fließt.
Mit der Ventilstange 27 des Ventilkegels 28 eines Durchgangsventils 29 ist der Federteller 30 einer Kraftspeicherfeder 8 verbunden. Die Kraftspeicherfeder 8 wird normalerweise, solange das Antriebsritzel 2 in das Getrieberad 3 eingreift, in gespannter Bereitschaftsstellung gehalten, da der Elektromotor 1 direkt gegen den Federkraftspeicher arbeitet Wenn aber bei einem Ausfall oder einer Abschaltung des Speisestromes die Magnetkraft des Elektromagneten 4 erlischt, dann entspannt sich die Auslösefeder 7 und drückt mit ihrem Federteller 25 derart gegen das Hebelende 6, daß der

so Hebelarm 20 im Uhrzeigersinn verschwenkt, und dabei das Antriebsritzel 2 von dem Getriebezahnrad 3 getrennt wird. Damit ist auch der Elektromotor t abgekuppelt, der Federkraftspeicher wird freigegeben usd die Kraftspeicherfeder 8 drückt über den Federteller 30 Uiid die Ventilstange 27 den Ventilkegel 28 in seine Schließstellung. Dabei wird das Getriebe durchgedreht, so daß die Getriebereibung u.a. zur Dämpfung der Schließbewegung dient.

Bei der in A b b. 2 unter Fortlassung der übrigen Teile der Sicherheitsvo-richtung gezeigten Ausbildung der Erfindung i.st das Antriebsritzel 9 des Elektromotors auf einem um einen Drehpunkt 10 verschwenkbaren Hebel 11 derart zwischen zwei einander gegenüberliegenden Getriebezahnrädern 12 und 13 angeordnet, daß es durch entsprechende Verschwenkung des Hebels 11 wahlweise entweder mit der> Getriebezahnrad 12 oder mit dem Getriebezahnrad 13 in Eingriff gebracht werden kann. Mit einer solchen Vorrichtung kann z. B. eine Bewe-

gungsumkehr des Stellgliedes, oder durch Wahl verschiedener Übersetzungsverhältnisse der beiden Getriebe, eine unterschiedliche Stellgeschwindigkeit des Stellgliedes erzielt werden. Es kann auch eine neutrale Mittelstellung eingenommen werden, welche z. B. mittcls eines mechanisch oder elektromechanisch betätigbaren, in der Zeichnung nicht näher dargestellten Anschlages bestimmt werden kann.

Die A b b. 3 veranschaulicht eine weitere Lösung der eingangs gestellten Aufgabe. Bei dieser Sicherheitsvorrichtung wird ein ortsfest angeordneter Elektromotor 31 verwendet, dessen Motorritzel 32 mit einem Zwischenritzel 15 zusammenarbeitet. Das Zwischenritzel 15 steht mit einem Getrieberad 16 in Eingriff und ist auf dem einen Hebelarm eines doppelarmigen Hebels 19 gelagert, der um die Achse 33 des Getrieberades 16 drehbar ist. Der andere Hebelarm des doppelarmigen Hebels 19 kann mit dem Federteller 34 der Auslösefeder 35 eines Elektromagneten 14 zusammenarbeiten, welcher !.T! Stromkreis des Elektromotors 3! Hegt und, wie bei A b b. 1 beschrieben, wirkt. Die Ausrückbewegung des Zwischenritzels 15 erfolgt also auf einem Kreisbogen um das erste Getrieberad 16. Mit Hilfe eines Anschlages 17 wird der richtige Achsabstand zwischen den Ritzeln 32 und 15 gewährleistet. Eine Haltefeder 18 sichert bei eingezogenem Elektromagneten 14 die Anlage des Hebels 19 an dem Anschlag 17.

Schließlich kann auch eine Handverstellung der Vorrichtung ohne zusätzliche Kupplung vorgesehen werden, bei der die Magnetkraft des Haltemagneten durch manuelle Betätigung überwunden werden kann. Ein Beispiel hierfür ist in A b b. 1 mit einem am Hebelende 6 des Hebels 20 angeordneten Handgriff 36 gezeigt.

Hierzu 2 Blatt Zeichnungen

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Claims

Patentansprüche:

1. Sicherheitsvorrichtung für Stellgeräte wie insbesondere Ventile, deren Stellglied von einem Elektromotor über ein Zahnrädergetriebe betätigt und bei Stromausfall von einem in Bereitschaft gehaltenen Federkraftspeicher in seine Sicherheitsstellung gebracht, z.B. das Ventil geschlossen wird, dadurch gekennzeichnet, daß ein radial verschiebbar gelagertes, normalerweise mit einem benachbarten Getrieberad (3) in Eingriff stehendes Antriebsritzel (2) eines selbsthemmenden Elektromotors (1) von einer unter der Kraftwirkung eines im Stromkreis des Elektromotors (1) liegenden Elektromagneten (4) in Vorspannung festgehaltenen und bei Stromausfall von dem Elektromagneten (4) freigegebenen Auslösefeder (7) aus seinem Eingriff mit dem Getrieberad (3) gelöst und dadurch der Federkraftspeicher (8) freigegeben wird.

2. Siehe jheitsvorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Federkraftspeicher (8) zwischen dem Zahnrädergetriebe und dem Stellglied (z. B. Ventilstange 27 bzw. Ventilkegel 28) angeordnet ist

3. Sicherheitsvorrichtung nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß das Antriebsritzel (2) auf einem um einen Drehpunkt (21) verschwenkbaren Hebel (20) gelagert ist, dessen freier Hebelarm

(6) einem Federteller (25) od. dgL der Auslösefeder

(7) gegenüberliegt

4. Sicherli/Jiisvorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch ,gekennzeichnet, daß der Elektromotor (1) zusammen mit dem Antriebsritzel (2) verschiebbar gelagert ist

5. Sicherheitsvorrichtung nach Anspruch 3 und 4, dadurch gekennzeichnet, daß der Elektromotor (1) und das Antriebsritzel (2) gemeinsam mittels des Hebels (20) um den Drehpunkt (21) verschwenkbar ist (Abb. 1).

6. Sicherheitsvorrichtung nach einem oder mehreren der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, daß das Antriebsritzel (9) des Elektromotors auf einem um einen Drehpunkt (10) verschwenkbaren Hebel (11) derart zwischen zwei einander gegenüberliegenden Getriebezahnrädern (12 und 13) angeordnet ist, daß es durch entsprechende Verschwenkung des Hebels (11) wahlweise mit dem einen (12) oder mit dem anderen Getriebezahnrad (13) in Eingriff bringbar ist (Abb. 2).

7. Sicherheitsvorrichtung nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, daß das Antriebsritzel (9) zwischen den beiden Eingriffsstellungen auch in eine neutrale Mittelstellung bewegbar ist

8. Sicherheitsvorrichtung nach Anspruch 6 und 7, dadurch gekennzeichnet, daß die neutrale Mittelstellung des Antriebsritzeis (9) bzw. dessen Schwenkhebels (U) durch einen z. B. mechanisch oder elektromechanisch betätigbaren Anschlag od. dgl. festlegbar ist.

9. Sicherheitsvorrichtung nach einem oder mehreren der Ansprüche 1 bis 8, dadurch gekennzeichnet, daß das Antriebsritzel (2) von einer Feder in seiner normalen Eingriffsstellung gehalten wird.

10. Sicherheitsvorrichtung nach Anspruch 9, dadurch gekennzeichnet, daß die Haltefeder (5) der Auslösefeder (7) gegenüberliegt und mit ihrem Federteller (22) auf die dem Federteller (25) der Auslö sefeder (7) entgegengesetzte Seite des freien Hebelarmes (6) des Schwenkhebels (20) wirkt (A b b. 1).

11. Sicherheitsvorrichtung nach einem oder mehreren der Ansprüche 1 bis 10, dadurch gekennzeich- net, daß der Elektromotor (31) ortsfest angeordnet und zwischen dem Motorritzei (32) des Elektromotors (31) und einem Getrieberad (16) ein Zwischenritzel (15) verschiebbar gelagert ist (A b b. 3).

12. Sicherheitsvorrichtung nach Anspruch 11, dato durch gekennzeichnet, daß das Zwischen» izel (15)

auf dem einen Hebelarm eines doppelarmigen Hebels (19) gelagert ist, welcher um die Achse (33) des Getrieberades (16) drehbar ist und dessen anderer Hebelarm dem Federteller (34) der Auslösefeder is (35) eines Elektromagneten (14) gegenüberliegt (Abb. 3).

13. Sicherheitsvorrichtung nach Anspruch 12, dadurch gekennzeichnet, daß der doppelarmige Hebel (19) unter der Wirkung einer Haltefeder (1Ä) steht

14. Sicherheitsvorrichtung nach Anspruch 11 bis 13, dadurch gekennzeichnet, daß der doppelarmige Hebe! (19) mit einem ortsfesten Anschlag (17) zusammenarbeitet 15. Sicherheitsvorrichtung nach einem oder meh reren der Ansprüche 1 bis 14, dadurch gekennzeich net, daß eine manuelle Verstellmöglichkeit z. B. mittels eines Handgriffes (36) am AusJöseorgan vorgesehen ist (Abb. i).