DE3839317A1 - Elektromotorischer antrieb fuer ein stellglied - Google Patents

Description

Die Erfindung betrifft einen elektromotorischen Antrieb für ein Stellglied der im Oberbegriff des Hauptanspruches spezifizierten Art.

In Anlagen besteht vielfach die Notwendigkeit, daß Stellglieder bei gefährlichen Betriebszuständen oder bei Ausfall der Hilfsenergie in sehr kurzer Zeit eine Sicherheitsstellung einnehmen. In solchen Fällen finden z. B. Schnellschluß- oder Schnellöffnungsventile Verwendung.

Bei einem bekannten elektromotorischen Antrieb (DE-PS 26 43 550) für derartige Stellglieder ist der Betätigungsschaft des Stellgliedes mittels einer elektromagnetischen Kupplung mit dem Antrieb verbunden. Im Bedarfsfall trennt die Kupplung den Betätigungschaft vom Antrieb. Dadurch ist die Rückstellfeder in der Lage, das Stellglied in der notwendigen kurzen Zeit in die Sicherheitsstellung zu bringen. Hierbei entsteht eine räumliche Entfernung zwischen den beiden Hälften der elektromagnetischen Kupplung. Daher ist der Antrieb zunächst nicht in der Lage, das Stellglied aus seiner Sicherheitsstellung heraus zu betätigen. Zuvor muß erst der Antrieb zum Betätigungsschaft hin verfahren werden, damit die Hälften der Kupplung wieder in Eingriff kommen.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, einen elektromotorischen Antrieb der eingangs genannten Art zu schaffen, der das Stellglied aus seiner Sicherheitsstellung heraus betätigen kann, ohne zuvor verfahren werden zu müssen.

Diese Aufgabe wird durch die im Anspruch 1 angegebenen Merkmale gelöst.

Das Schraubgetriebe ist aufgrund der Rollelemente im Gewinde, z. B. umlaufende Kugeln, besonders leichtgängig. Die Rückstellfeder kann dadurch bei stromlosem Antriebsmotor den Betätigungsschaft mitsamt dem Antrieb in der geforderten kurzen Zeit in die Sicherheitsstellung bringen. Die selbsttätige Freilaufkupplung gestattet ein Nachlaufen des Antriebsmotors, wenn das Stellglied die Sicherheitsstellung eingenommen hat. Die während der schnellen Bewegung entstandene Schwungenergie des Antriebsmotors wird durch Nachlaufen aufgezehrt, so daß keine schädlich hohen Belastungen im Antrieb auftreten. Der Drehfeldmagnet ist im Betriebszustand in der Lage, das Stellglied in der vorgesehenen Betriebsstellung - dies ist die der Sicherheitsstellung entgegengesetzte Endlage - zu halten, obwohl der gesamte Antrieb ohne Selbsthemmung ist. Eine elektromagnetische Kupplung zwischen Betätigungsschaft und Schraubgetriebe erübrigt sich. Damit entfällt der Nachteil, daß sich Kupplungshälften räumlich voneinander entfernen.

Die Unteransprüche haben vorteilhafte Weiterbildungen der Erfindung zum Gegenstand.

Der Anspruch 2 beeinhaltet eine bevorzugte Lösung für jene Fälle, in denen die Drehzahl des Antriebsmotors die für das Schraubgetriebe benötigte übersteigt. Die aus der Sicherheitsbewegung resultierende Schwungenergie des Getriebes hat keine Überlastungen im Antrieb zu Folge.

Eine sehr kompakt bauende Ausführung für die Lagerung und Verbindung der Spindel des Schraubgetriebes und der Freilaufkupplung gibt der Anspruch 3 an.

Durch die Merkmale des Anspruches 4 wird besonders wenig Antriebsbauhöhe für die Rückstellfeder und das Schraubgetriebe benötigt.

In der Zeichnung ist ein Ausführungsbeispiel des erfindungsgemäßen elektromotorischen Antriebes dargestellt. Es zeigt

Fig. 1 ein Stellglied mit Antrieb in Ansicht und

Fig. 2 einen Ausschnitt des Antriebes aus Fig. 1 im Längsschnitt.

In Fig. 1 weist ein als AUF-ZU-Ventil ausgebildetes Stellglied 1 einen hubbeweglichen Betätigungsschaft 2 auf, der von einem elektromotorischen Antrieb hubverstellt wird. Dieser Antrieb verfügt über Lagermittel 3, die an ihrem einen Ende mit dem Stellglied 1 verbunden sind, während sie an ihrem anderen Ende ein Untersetzungsgetriebe 4 tragen, das mit einem Antriebsmotor 5 verbunden ist.

Wie Fig. 2 erkennen läßt, ist am stellgliedfernen Ende der Lagermittel 3 zentral eine Lagerbuchse 6 drehbeweglich, jedoch axial fixiert gelagert. An ihrem einen Ende trägt die Lagerbuchse 6 eine Freilaufkupplung 7, die mit der Abtriebswelle 8 des Untersetzungsgetriebes 4 gekoppelt ist. An ihrem anderen Ende trägt die Lagerbuchse 6 eine Spindel 9, die sich in Richtung zum Stellglied 1 hin erstreckt und gemeinsam mit einer auf ihr angeordneten Mutter 10 ein Schraubgetriebe bildet. Zwischen der Spindel 9 und der Mutter 10 sind in deren Gewinde Rollelemente 11 angeordnet, z. B. umlaufende Kugeln. Die Mutter 10 ist in einer Längsbohrung 12 eines Hubschaftes 13 angeordnet, der an seinem stellgliedseitigen Ende Anschlußmittel 14 für den Betätigungsschaft 2 aufweist. An seinem anderen Ende ist er mit einer Drehsicherung 15 sowie mit einem Mitnehmer 16 für eine den Hubschaft 13 umgebende Rückstellfeder 17 versehen. Die Rückstellfeder 17 besteht aus einer Säule aufeinandergeschichteter Tellerfedern und stützt sich auf einem an den Lagermitteln 3 gehaltenen Widerlager 18 ab.

Der Antriebsmotor 5 ist als Drehfeldmagnet ausgeführt. Sowohl das Untersetzungsgetriebe 4 als auch das Schraubgetriebe 9-11 sind nicht-hemmend ausgeführt, sie besitzen also keine Selbsthemmung. Aufgrund der Rollelemente 11 ist das Schraubgetriebe 9-11 besonders leichtgängig.

Die Fig. 1 und 2 zeigen die Sicherheitsstellung des Stellgliedes 1. Der Betätigungsschaft 2 und der Hubschaft 13 befinden sich in der oberen, durch die Lagermittel 3 begrenzten Endstellung, z. B. AUF-Stellung, des Stellgliedes 1. Der Antriebsmotor 5 ist stromlos.

Wird der Antriebsmotor 5 eingeschaltet, versetzt er via Untersetzungsgetriebe 4, Freilaufkupplung 7 und Lagerbuchse 6 die Spindel 9 in Drehung. Dadurch gleitet die gegen Drehen gesicherte Mutter 10 und mit ihr der Hubschaft 13 auf der Spindel 9 nach unten. Dabei wird die Rückstellfeder 17 komprimiert. Zugleich wird der Betätigungschaft 2 hubverstellt, bis das Stellglied 1 seine Betriebsstellung, z. B. ZU-Stellung, eingenommen hat und die Hubbewegung begrenzt. Der weiterhin mit Strom gespeiste Antriebsmotor 5 hält das Stellglied 1 in der Betriebsstellung.

Wird der Antriebsmotor 5 stromlos, versetzt die von der Rückstellfeder 17 über den Mitnehmer 16 auf den Hubschaft 13 und die Mutter 10 ausgeübte Kraft die Spindel 9, die Lagerbuchse 6, die Freilaufkupplung 7, das Untersetzungsgetriebe 4 und den Antriebsmotor 5 in Drehung. Die Mutter 10 gleitet auf der Spindel 9 nach oben. Bereits nach sehr kurzer Zeit ist die Sicherheitsstellung erreicht. Damit endet die Hubbewegung von Mutter 10 und Hubschaft 13. In diesem Moment trennt die Freilaufkupplung 7, so daß das Untersetzungsgetriebe 4 und der Antriebsmotor 5 nachlaufen können, bis ihre Schwungenergie aufgezehrt ist. Ein abruptes Bremsen von Antriebsmotor 5 und Untersetzungsgetriebe 4 sowie die damit verbundene hohe Belastung im Antrieb unterbleibt.

Bei einer Unterbrechung der Stromzufuhr des Antriebsmotors 5 nimmt also das Stellglied 1 unter der Wirkung der Rückstellfeder 17 in kürzester Zeit die Sicherheitsstellung ein. Aus dieser Stellung heraus kann das Stellglied 1 ohne weiteres wieder in die Betriebsstellung gefahren werden; der Antriebsmotor 5 ist lediglich mit Strom zu speisen.

Der Antrieb kann bei Bedarf mit entgegengesetzter Wirkrichtung der Rückstellfeder 17 ausgeführt werden. Hierzu ist deren stellgliedfernes Ende am Widerlager 18 abzustützen, während das stellgliednahe Federende auf den Hubschaft 13 einwirkt.

Bezugszeichenliste:

 1 Stellglied
 2 Betätigungsschaft
 3 Lagermittel
 4 Untersetzungsgetriebe
 5 Antriebsmotor
 6 Lagerbuchse
 7 Freilaufkupplung
 8 Abtriebswelle
 9 Spindel
10 Mutter
11 Rollelemente
12 Längsbohrung
13 Hubschaft
14 Anschlußmittel
15 Drehsicherung
16 Mitnehmer
17 Rückstellfeder
18 Widerlager

Claims (4)

1. Elektromotorischer Antrieb für ein Stellglied, das einen hubbeweglichen Betätigungsschaft aufweist, der im Bedarfsfall schnell eine Sicherheitsstellung einnimmt, mit

• - einem Antriebsmotor,
• - einem Schraubgetriebe, das eine Spindel und eine Mutter aufweist, von denen die eine vom Antriebsmotor angetrieben wird, während die andere Anschlußmittel für den Betätigungsschaft aufweist,
• - einer auf den Betätigungsschaft einwirkenden Rückstellfeder und mit
• - mit dem Stellglied zu verbindenden Lagermitteln, die das Schraubgetriebe, den Antriebsmotor sowie ein Widerlager für die Rückstellfeder tragen, dadurch gekennzeichnet, daß
• - das Schraubgetriebe im Gewinde Rollelemente (11) zwischen der Spindel (9) und der Mutter (10) aufweist,
• - zwischen dem Schraubgetriebe (9-11) und dem Antriebsmotor (5) eine Freilaufkupplung (7) vorgesehen ist und
• - der Antriebsmotor (5) ein Drehfeldmagnet ist.

2. Elektromotorischer Antrieb nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß zwischen dem Antriebsmotor (5) und der Freilaufkupplung (7) ein nicht-hemmendes Untersetzungsgetriebe (4) angeordnet ist.

3. Elektromotorischer Antrieb nach einem oder beiden der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß am stellgliedfernen Ende der Lagermittel (3) eine Lagerbuchse (6) drehbeweglich gelagert ist, die an ihrem einen Ende die Freilaufkupplung (7) und an ihrem anderen Ende die Spindel (9) trägt.

4. Elektromotorischer Antrieb nach einem oder mehreren der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß

• - ein Hubschaft (13) die Rückstellfeder (17) längs durchsetzt,
• - der Hubschaft (13) eine Längsbohrung (12) und an seinem stellgliedseitigen Ende die Anschlußmittel (14) für den Betätigungschaft (2) aufweist und
• - die Mutter (10) in der Längsbohrung (12) angeordnet ist.