DE4111039A1 - Motor-stellantrieb fuer armaturen - Google Patents

Description

Die Erfindung bezieht sich auf Motor-Stellantriebe für Armaturen gemäß dem Oberbegriff des ersten Patentan­ spruches.

Solche Motor-Stellantriebe bestehen im allgemeinen aus einem Gehäuse mit einem Getriebeteil und einem Antriebs­ motor, wobei dieser über einen Drei-Punkt-Steuereingang für den Rechts-/Links-Lauf an die Versorgungsspannung an­ geschlossen ist, welche auf eine feste Spannung und eine feste Frequenz beschränkt ist. Besonders nachteilig an diesen bekannten Ausführungsformen ist, daß die Stellkraft durch Motor- und Getriebeübersetzung festgelegt ist und durch ein Federpaket mit Endschalter oder durch eine Rutsch­ kupplung begrenzt werden muß. Der Nachlauf wird üblicher­ weise durch mechanische Motorbremsen verhindert. Zusätzlich kann auch die Stellgeschwindigkeit, welche von der Versor­ gungsspannung oder der Frequenz abhängig ist, nur durch den Austausch des Motors oder den Wechsel der Getriebeüberset­ zung beeinflußt werden. Deswegen muß jeder Motor-Stellan­ trieb individuell auf jede einzelne Armatur abgestimmt werden, was sehr zeitaufwendig, arbeitsintensiv und damit sehr kostspielig ist.

Die Aufgabe der Erfindung ist es deshalb, Armaturen mit einem uni­ versell einsetzbaren Motor-Stellantrieb auszurüsten, der bei Arma­ turen mit durch Hub- oder Drehbewegung betätigten Ventilen Ver­ wendung finden kann, dessen Stellgeschwindigkeit und Stellkraft auf einfachste Weise den unterschiedlichsten Anwendungsfällen und Be­ triebssituationen anzupassen ist und dessen Stellkraft anders als über die Federpakete mit mechanischen Endschaltern bzw. Rutschkupplungen verändert werden kann.

Die erfindungsgemäße Lösung dieser Aufgabe ergibt sich aus den Merkmalen des kennzeichnenden Teils des Hauptanspruches.

Von besonderem Vorteil ist hierbei, daß die elektronische Antriebs­ steuerung unmittelbar in den Motor-Stellantrieb integriert ist, so daß kein zusätzliches, externes Gehäuse erforderlich ist und daß mit ihr die Stellkraft und/oder die Stellgeschwindigkeit des Antriebs­ motors elektronisch beeinflußt bzw. begrenzt werden kann. Ebenso läßt sich ein Nachlauf des Antriebsmotors elektronisch so verhindern, daß sich mechanische Motorbremsen bei der Konstruk­ tion der Stellantriebe erübrigen und auch Zwischenstellungen eines Ventils exakt eingestellt werden können.

In einer bevorzugten Ausführungsform der Erfindung läßt sich die Stellkraft wie auch die Stellgeschwindigkeit des Antriebsmotors durch auswechselbare Progranmstecker vorprogrammieren. Auf diese Art und Weise wird der Motor-Stellantrieb leicht an die ver­ schiedensten Schub- und Schwenkantriebe anpaßbar. Ihre Versorgungs­ energie kann die elektronische Antriebssteuerung dabei aus einer separaten Spannungsquelle oder aus dem Drei-Punkt-Steuer­ eingang des Motor-Stellantriebes beziehen, was durch eine spezielle Schaltungsanordnung erreicht wird.

Die elektronische Antriebssteuerung kann weiterhin mit einer optischen Anzeige versehen sein, die über den jeweiligen Be­ triebszustand der Armatur Auskunft gibt. Ein weiterer Vorteil ist, daß die elektronische Antriebssteuerung ein Optionsbus-System aufweist, welches Zusatzfunktionen und Optionen bereitstellt bzw. Signale in digitaler und linearer Form liefert und verarbeitet, die über eine Optionsbus-Steckerleiste abgefragt bzw. der elek­ tronischen Antriebssteuerung zugeführt werden können.

Weitere vorteilhafte Ausgestaltungen des Gegenstandes der Erfindung ergeben sich aus den weiteren Unteransprüchen.

Nachfolgend ist ein Ausführungsbeispiel der Erfindung anhand von Zeichnungen näher beschrieben.

Es zeigen:

Fig. 1 ein Blockschaltbild des Motor-Stellantriebes mit elek­ tronischer Antriebssteuerung,

Fig. 2 einen Schaltplan der elektronischen Antriebssteuerung,

Fig. 3 eine Schaltungsanordnung zur Programmierung der Stellkraft,

Fig. 4 eine Schaltungsanordnung zur Programmierung der Stell­ geschwindigkeit,

Fig. 5 eine Schaltungsanordnung der elektronischen Motorbremse,

Fig. 6 eine Ersatzschaltung der Fig. 5 in Bremsstellung,

Fig. 7 die Belegung einer Optionsbus-Steckerleiste,

Fig. 8 und 9 eine Schaltungsanordnung zur Gewinnung von getrennter Ver­ sorgungsspannung für die elektronische Antriebssteuerung und das Drei-Punkt-Stellsignal.

Den prinzipiellen Aufbau des erfindungsgemäßen Motor-Stellantriebes mit elektronischer Antriebssteuerung zeigt das Blockschaltbild in Fig. 1. Über den Motor 2 und dem Getriebe 3 mit der Spindel 4 für die Ventilbetätigung ist die elektronische Antriebssteuerung 1 angebracht, die über einen Drei-Punkt-Eingang 5 an eine Ver­ sorgungsspannung anschließbar ist.

Die am Drei-Punkt-Eingang 5 anliegende Spannung wird zur Ansteuerung des Motor-Stellantriebes durch ein Modul 30, dessen Schaltungsanord­ nung in der Fig. 9 dargestellt ist, in ein Drei-Punkt-Stellsignal für den Antriebsmotor 2 und in eine Versorgungsspannung für die elektronische Antriebssteuerung 1 aufgesplittet. Die Dioden D1, D2 bilden mit den Kondensatoren C1, C2 zwei Gleichrichter 22, 23, die die Gleichspannung zur Triggerung der beiden Optokoppler 24, 25 bereitstellen. Der Feldeffekttransistor V1, die Z-Diode D5 und die Widerstände R3, R4 bilden die Konstantstromquelle 26, die in einem weiten Spannungsbereich arbeitet. Der daraus resultierende Kon­ stantstrom begrenzt den Triggerstrom der Optokoppler 24, 25 auf einen festen Wert. Diese schalten durch die Schaltungsanordnung jeweils nur einen der spannungsführenden Stränge weiter zum Aus­ gang 28 der Versorgungsspannung durch. Eine Verriegelung der Schaltungsanordnung ist durch den Konstantstrom, der dann für die Optokoppler 24, 25 halbiert wird und somit nicht für deren Triggerung ausreicht, gegeben. Das bedeutet, daß bei gleichzeitigem Anliegen von Spannung an beiden Eingängen des Drei-Punkt-Eingangs 11 der Ausgang 28 für die Versorgungsspannung spannungsfrei ist.

Das Modul 30 ist mit der Schaltungsanordnung gemäß der Fig. 2 über Stecker verbunden, wobei der Ausgang 28 der Versorgungsspannung an den Eingang 10 und der Ausgang 27 des Drei-Punkt-Stellsignals an den Eingang 11 angeschlossen ist. Die Fig. 2 zeigt im Zusam­ menhang die Schaltungsanordnung der gesamten elektronischen Antriebs­ steuerung 1 insbesondere die Anordnung des Stellgeschwindigkeits­ steckers 7, der Optionsbus-Steckerleiste 8 und der elektronischen Motorbremse 9.

Die Fig. 3 zeigt die Schaltungsanordnung zur Vorprogrammierung der Stellkraft die vom Motordrehmoment bzw. vom Motorstrom abhängig ist. Dieser wird von verschiedenen Werten für den Stellkraftwider­ stand 16 über den integrierten Schaltkreis 12 geregelt. Um die Stell­ kraft eines Motor-Stellantriebes leicht änderbar zu gestalten, ist der Stellkraftwiderstand 16 mit einem Stecker 31 zusammen zu einem auswechselbaren Stellkraftprogrammstecker 6 zusammengebaut.

Die Fig. 4 zeigt eine Schaltungsanordnung bei der ein Stellge­ schwindigkeitsprogrammstecker 7 Verwendung findet. Die Stellge­ schwindigkeit ist von der Motorspannung abhängig und diese wird durch verschiedene Werte des Stellgeschwindigkeitswiderstandes 17 und den Spannungsteiler 14 im Zusammenspiel mit dem integrier­ ten Schaltkreis 12 und dem Transistor 13 beeinflußt. Auch hier sind Stellgeschwindigkeitswiderstand 17 und Stecker 32 zu einer auswechselbaren Baueinheit, dem Stellgeschwindigkeitsprogrammstecker 7 zusammengefaßt. Die Schaltungsanordnung für die elektronische Bremse wird in der Fig. 5 dargestellt. Sie besteht hauptsächlich aus dem integrierten Schaltkreis 15 und vier Feldeffekttransistoren 18, die so verschaltet sind, daß ein Bremswiderstand simuliert wird, der bei seiner Verkleinerung den Bremsstrom und damit das Brems­ moment des Motors 2 proportional ansteigen läßt, was auch durch die Fig. 6, ein Ersatzschaltbild der Schaltungsanordnung der Fig. 5,verdeutlicht wird. Motor 2 und elektronische Motorbremse sind dabei über den Stecker 21 miteinander lösbar verbunden.

Das Optionsbus-System der elektronischen Antriebssteuerung 1 arbeitet im Einzel- und/oder Dialogsystem und kann über eine Optionsbus- Steckerleiste 8 Zusatzfunktionen und Optionen bereitstellen sowie Signale in digitaler und linearer Form liefern bzw. verarbeiten.

Weitere Möglichkeiten die die elektronische Antriebssteuerung 1 bietet sind eine zyklische Überprüfung der Stellkraft des An­ triebsmotors 2, ein möglicher Pulsbetrieb des Motor-Stellantriebes ab 0,2 sec. und daß Vorsehen einer optischen Anzeige, die über den jeweiligen Betriebszustand der Armatur Auskunft gibt. Weiterhin kann der Betriebsspannungsbereich der elektronischen Antriebs­ steuerung 1, deren Einschaltdauer 100% beträgt (S1=100% ED), wahlweise umschaltbar oder als Festspannung in Form von Wechselspannung vorliegen.

Claims (12)

1. Motor-Stellantrieb für Armaturen mit durch Hub- oder Drehbewegung betätigten Ventilen mit einem Getriebeteil und einem Antriebs­ motor, der über einen Drei-Punkt-Steuereingang für Rechts/Links- Lauf mit einer festgelegten Spannung und Frequenz betreibbar ist, dadurch gekennzeichnet, daß dem Motor-Stellantrieb eine in diesen integrierte elektronische Antriebssteuerung (1) zugeordnet ist, der die Stellkraft und/oder die Stellgeschwindigkeit des Antriebs­ motors (2) elektronisch steuerbar und begrenzbar und mit der dessen Nachlaufen elektronisch verhinderbar ist.

2. Motor-Stellantrieb nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Stellkraft des Antriebsmotors (2) von der elektronischen Antriebs­ steuerung (1) zyklisch überprüfbar ist.

3. Motor-Stellantrieb nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Stellkraft des Antriebsmotors (2) durch auswechselbare Stellkraftprogrammstecker (6) vorprogrammierbar ist.

4. Motor-Stellantrieb nach einem oder mehreren der vorgenannten An­ sprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die Stellgeschwindigkeit des Antriebsmotors (2) von der elektronischen Antriebsteuerung (1) durch auswechselbare Stellgeschwindigkeitsprogrammstecker (7) vor­ programmierbar ist.

5. Motor-Stellantrieb nach einem oder mehreren der vorgenannten An­ sprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die Versorgungsenergie für die elektronische Antriebssteuerung (1) aus dem Drei-Punkt-Steuer­ eingang entnommen wird.

6. Motor-Stellantrieb nach einem oder mehreren der vorgenannten An­ sprüche, dadurch gekennzeichnet, daß er im Pulsbetrieb betreibbar ist.

7. Motor-Stellantrieb nach einem oder mehreren der vorgenannten An­ sprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die elektronische Antriebs­ steuerung (1) mit einer den Betriebszustand der Armatur anzeigenden optischen Anzeige versehen ist.

8. Motor-Stellantrieb nach einem oder mehreren der vorgenannten An­ sprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die elektronische Antriebs­ steuerung (1) ein Optionsbus-System aufweist, das über eine Options­ bus-Steckerleiste Zusatzfunktionen und Optionen bereitstellt sowie Signale in digitaler und linearer Form liefert und verarbeitet.

9. Motor-Stellantrieb nach Anspruch 9, dadurch gekennzeichnet, daß das Optionsbus-System im Einzel- und/oder Dialogsystem arbeitet.

10. Motor-Stellantrieb nach einem oder mehreren der vorgenannten An­ sprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die Betriebsspannungsbereiche der elektronischen Antriebssteuerung (1) mit dem Motor-Stellantrieb wahlweise umschaltbar oder als Festspannung in Form von Gleichspannung oder Wechselspannung vorliegt.

11. Motor-Stellantrieb nach einem oder mehreren der vorgenannten An­ sprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die Einschaltdauer der elek­ tronischen Antriebssteuerung (1) 100% beträgt (S1=100% ED).

12. Motor-Stellantrieb nach einem oder mehreren der vorgenannten An­ sprüche, dadurch gekennzeichnet, daß alle elektrischen Komponenten durch Steckverbinder mit der elektronischen Antriebssteuerung (1) verbunden sind.