DE60301150T2

DE60301150T2 - Linearantrieb

Info

Publication number: DE60301150T2
Application number: DE60301150T
Authority: DE
Inventors: Paul John Dursley; Alistair Ross Clevedon Donald
Original assignee: Vetco Gray Controls Ltd
Current assignee: Baker Hughes International Treasury Services Ltd
Priority date: 2002-02-01
Filing date: 2003-01-22
Publication date: 2006-01-05
Anticipated expiration: 2023-01-23
Also published as: US6981428B2; US20060016281A1; US20030145667A1; DE60301150D1; EP1333207A2; EP1333207B1; NO20030489D0; NO20030489L; EP1333207A3; NO325984B1

Description

Die vorliegende Erfindung betrifft Linearstellglieder.
Elektrische Linearstellglieder, d. h. elektrische Stellglieder mit Schub/Zug-Ausbringungen, werden zunehmend in Fluidgewinnungseinrichtungen als Ersatz für die herkömmlichen hydraulischen Linearstellglieder verwendet, die typischerweise zum Betätigen von Ventilen eingesetzt werden. Eines der Merkmale eines derartigen Stellgliedes, insbesondere für eine Unterwasser-Einrichtung, besteht darin, dass die durch das Stellglied betätigte Vorrichtung im Falle eines Fehlers, wie z. B. Verlust der elektrischen Steuerung oder ein mechanischer Fehler, in eine gewünschte Position zurückkehren sollte. Wenn das Stellglied zum Beispiel ein Ventil betätigt, dann muss im Falle eines Fehlers das Ventil in eine geschlossene Stellung oder, eher seltener, in eine geöffnete Stellung zurückkehren. Es sind sehr viele Stellglieder auf dem Markt verfügbar, von denen die meisten einen elektrischen Motor verwenden, der über ein Getriebe einen Rotationslinear-Mechanismus antreibt, wie zum Beispiel eine Verstellspindel, und ein kleiner Prozentsatz davon hat einen eingebauten Failsafe-Mechanismus bzw. Ausfallsicherungsmechanismus. Derartige als ausfallsicher verfügbare Stellglieder verwenden oft einen eingebauten Mechanismus, der das Stellglied im Falle eines Stromausfalls wieder in seine ursprüngliche Position ,rücksetzt'. Der Stellgliedmotor wickelt eine Feder auf oder drückt sie zusammen, wenn er angetrieben wird, so dass bei einem elektrischen Antriebsverlust die Feder das Stellglied in seine ursprüngliche Position zurückführt. Typischerweise treibt der Motor den Linear-Mechanismus zu einer elektrisch angetriebenen, mechanischen Klinke, um ein Ventil vollständig zu betätigen, und bei Ausfall der Stromversorgung der Klinke bringt die Feder den Linear-Mechanismus in dessen ursprüngliche Position zurück.
Ein hydraulisches Stellglied weist normalerweise einen einfachen Kolben und Zylinder auf und hat einen Failsafe-Mechanismus, der durch den Druck auf eine Schraubenfeder bereitgestellt wird, so dass ein Ausfall der hydraulischen Antriebsquelle dazu führt, dass das Stellglied kraft der potentiellen Energie in der Feder in seine ursprüngliche Position zurückkehrt, wobei der Kolben in seine ursprüngliche Position zurückkehrt. Ein derartiger Mechanismus ist sehr einfach und zuverlässig und daher ansprechend für einen Fluidgewinnungsunternehmer, was ein Grund dafür ist, weshalb die Stellglieder populär geworden sind.
Der Nachteil eines wie vorstehend beschriebenen elektrischen Stellgliedes besteht darin, dass der Failsafe-Mechanismus nicht einfach ist und das Stellglied durch seinen relativ komplizierten Mechanismus umgekehrt anzutreiben hat, der den Motor, das Getriebe und den Rotationslinear-Mechanismus aufweist. Weiterhin wird jeder Fehler des relativ komplizierten Antriebsmechanismus, der ein Blockieren oder Hemmen mit sich bringt, auch zu einem Ausfall der Failsafe-Eigenschaft führen. Ein zusätzliches Problem besteht darin, dass die Bereitstellung eines Failsafe-Mechanismus das Stellglied daran hindern kann, dass es in beide Richtungen angetrieben wird, d. h. ausgezogen und eingezogen wird. Dies ist ein wichtiges Merkmal mit mehreren Vorteilen, z. B. gibt es zwei Verfahren zum Einziehen des Stellgliedes im Gegensatz zu dem nur ausfallsicheren Verfahren, das umgekehrte Antreiben kann das „Freisetzen nach oben" von klebrigen Ventilen ermöglichen und das umgekehrte Antreiben könnte auch eine besondere Tauglichkeit für Drahtschneide-Arbeiten schaffen.
Als Stand der Technik in dem Bereich von Linearstellgliedern können erwähnt werden: EP 1 024 422 A ; US 5,195,721 A ; US 5,497,672 A ; WO 01/14775; GB 2 266 943 A; US 5,984,260 A ; US 6,041,857 A ; US 6,253,843 A ; GB 22 6 625 A; GB 2 240 376 A; US 4, 920, 811 A; US 5, 070, 944 A; US 6, 257, 549 A; GB 2, 346, 429 A; US 6,152,167 A; WO 01/86370; WO 01/86371; US 6,176, 318 A ; GB 2 116 790 A; GB 2 119 172 A; GB 2 120 349 A; GB 2 122 034 A; GB 2 196 414 A; GB 2 255 866 A; GB 2 283 061 A; GB 2 291 949 A; US 5 865 272 A ; und US 4 584 902 A . Die US 5,983,743 A offenbart ein Stellglied mit den Merkmalen des Oberbegriffs von Anspruch 1.
Gemäß einem ersten Aspekt der vorliegenden Erfindung ist ein Linearstellglied vorgesehen mit:

– einem Motor zur Erzeugung einer Drehbewegung;
– einer Einrichtung zur Erzeugung einer Linearbewegung, die mit dem Motor zum Umwandeln der Drehbewegung in eine Linearbewegung gekoppelt ist, und die eine Gewindewellen- und Mutteranordnung aufweist;
– einem angetriebenen Element, das durch die Einrichtung zur Erzeugung einer Linearbewegung zwischen einer ersten Position und einer zweiten Position linear beweglich ist, und das mit einem Element der Wellen- und Mutteranordnung gekoppelt ist; und
– einer Rückstelleinrichtung zum Zurückführen des angetriebenen Elementes in die erste Position im Falle einer Störung;

Die Mutteranordnung kann durch die Schneckenrad-Anordnung gedreht werden, um die Welle linear zu bewegen, wobei die Welle mit dem angetriebenen Element gekoppelt ist.
Die Gegendrehmomenteinrichtung ist vorzugsweise derart, dass sie eine Drehung der Welle während des Normalbetriebs verhindert, während das angetriebene Element von der ersten Position zu der zweiten Position bewegt wird, aber eine Drehung der Welle im Falle einer Störung zulässt, so dass die Rückstellvorrichtung das angetriebene Element in die erste Position bewegen kann.
Die Gegendrehmomenteinrichtung kann ein erstes Zahnrad an der Welle aufweisen, das mit einem weiteren Zahnrad und einer Einrichtung gekoppelt ist, die eine Drehung des weiteren Zahnrades während des Normalbetriebs verhindert, so dass die Zahnräder und die Welle sich nicht drehen können, die jedoch im Falle einer Störung dem weiteren Zahnrad und dadurch dem ersten Zahnrad und der Welle erlaubt, sich zu drehen.
Die Welle und das angetriebene Element können derart gekoppelt sein, dass das angetriebene Element sich nur linear bewegen kann, wenn die Welle sich dreht.
Gemäß einem zweiten Aspekt der vorliegenden Erfindung ist ein Linearstellglied vorgesehen mit:

– einem Motor zum Erzeugen einer Drehbewegung;
– einer Einrichtung zur Erzeugung einer Linearbewegung, die mit dem Motor zum Umwandeln der Drehbewegung in eine Linearbewegung gekoppelt ist und die eine Gewindewellen- und Mutteranordnung aufweist;
– einem angetriebenen Element, das durch die Einrichtung zur Erzeugung einer Linearbewegung zwischen einer ersten Position und einer zweiten Position linear beweglich ist und das mit einem Element der Wellen- und Mutteranordnung gekoppelt ist; und
– einer Rückstelleinrichtung zum Rückführen des angetriebenen Elements in die erste Position im Falle einer Störung;

Die Welle ist vorzugsweise durch die Schneckenrad-Anordnung drehbar, wobei die Mutteranordnung mit dem angetriebenen Element gekoppelt ist.
Die Welle kann mit der Schneckenrad-Anordnung mittels einer Kupplungseinrichtung gekoppelt sein, wobei die Kupplungseinrichtung Teil des Gegendrehmomentweges ist.
Das angetriebene Element kann von der ersten Position in die zweite Position gegen die Kraft der Rückstellvorrichtung bewegt werden.
Die Rückstellvorrichtung kann eine Federeinrichtung aufweisen.
Die vorliegende Erfindung wird im Folgenden anhand eines Beispiels mit Bezug auf die beiliegenden Zeichnungen beschrieben, in denen:
1 ein Längsschnitt durch ein Beispiel eines erfindungsgemäßen Linearstellgliedes ist;
2 ein Längsschnitt durch das Linearstellglied, jedoch um 90° zu der 1 gedreht ist;
3 eine aufgeschnittene, perspektivische Ansicht des Stellgliedes ist; und
4 ein Längsschnitt durch ein anderes Beispiel eines Linearstellgliedes gemäß der Erfindung ist.
Mit Bezug auf die 1 bis 3 weist eine elektrische Motoreinheit 1 einen elektrischen Motor 2 auf, der über eine Welle 3 eine Schneckenrad-Übertragung in der Einheit antreibt, die eine Schnecke 4 und ein Rad 5 aufweist. Das Rad 5 ist an einem drehbaren Glied 6 befestigt, um eine Rotationsabgabe um eine Achse A auf das Glied 6 zu bewirken. Die Einrichtung 6 ist an einer rohrförmigen Befestigungsstruktur 7 für einen Rollenschraubtrieb derart angebracht, dass die Struktur 7 sich ebenfalls mit dem Glied 6 dreht, wobei die Struktur 7 durch Kegelrollenlager 8 und 9 gestützt wird. Die Bezugszeichen 10 kennzeichnet eine Welle 10 mit Außengewinde, an die eine rohrförmige Mutter 11 mit Innengewinde an die Welle 10 gekoppelt ist, wie nachstehend beschrieben wird, wobei die rohrförmige Mutter 11 zwischen dem Glied 6 und dem in den Figuren rechten Ende der Struktur 7 angeordnet und an Letztere befestigt ist. Folglich rotiert die rohrförmige Mutter 11 mit dem Glied 6.
Das Gewinde an der Welle 10 ist mit dem Gewinde der rohrförmigen Mutter 11 gekoppelt. Die Anordnung besteht nicht aus einer einfachen Mutter an einer Gewindewelle, sondern sie ist eine reibungsarme Planetenrollenschraubtrieb-Anordnung, bei der zwischen der Innenseite der Mutter 11 und um die Welle 10 herum eine Vielzahl länglicher, mit Außengewinde versehene Planetenrollen 12 sind, deren Achsen parallel zu der Achse A verlaufen, und diese Rollen Gewinde haben, die in Eingriff stehen mit und abgestimmt sind auf die Gewinde der Mutter 11 und der Welle 10. Wenn sich die Mutter 11 dreht, bewegt sich daher die Welle 10 axial, während sie am Rotieren mittels einer Verhinderung durch einen Rotationssperrmechanismus gehindert wird, der nachstehend beschrieben wird.
Die Verhinderung durch den Rotationssperrmechanismus schafft einen Gegendrehmomentweg und der Mechanismus umfasst ein Zahnrad 13 (das einstückig als Teil eines Gliedes 14 ausgebildet ist) mit einem passenden Ritzelzahnrad 15, einem Getriebe 16 und einer elektrisch betriebenen Bremse 17. Das Zahnrad 15 ist an die Welle 10 (die an dieser Stelle von einer Welle mit Gewinde in eine kreisförmige Welle wechselt) angebunden, weil die Welle 10 mit dem Glied 14 aufgrund zum Beispiel einer Gewinde- oder Steckverbindung oder einer Presspassung in Eingriff ist. Das Zahnrad 13 und das Ritzelzahnrad 15, das wiederum an dem Ausgang des Getriebes 16 angebracht ist, kämmen sich ständig. Die elektrisch betriebene Bremse 17 sperrt den Ausgang des Getriebes 16, während die Bremse 17 elektrisch betätigt wird. Folglich sperrt die angetriebene Bremse 17 die Welle 10 gegen das Rotieren.
Wenn der Motor 2 der elektrischen Motorantriebseinheit 1 rotiert und dadurch bewirkt, dass die Welle 10 axial bewegt wird, werden ein Gehäuse 18 der Zahnräder 13 und 15 und ein Aufbau von Getriebe 16 und Bremse 17 ebenfalls axial in die gleiche Richtung bewegt, wobei das Gehäuse 18 bei 19 entlang einer Keil- oder Federverbindung gleitet, und das Bezugszeichen 34 eine Klammerbefestigung für das Getriebe 16 an dem Gehäuse 18 bezeichnet, um den Gegendrehmomentweg zu schließen. Zum gleichen Zeitpunkt drückt ein ringförmiges Element 20, das an dem Gehäuse 18 angebracht ist, gegen eine Stellglied-Rückstellfeder 21 und drückt diese zusammen. Das Stellglied wird durch die Anordnung bestehend aus Schnecke 4 und Rad 5 in der elektrischen Motorantriebseinheit 1 in Position gehalten, d. h. die Schneckenrad-Anordnung kann nicht zurückgeführt werden und wirkt als eine Bremse. In dieser Verbindung ist die Anordnung bestehend aus Schnecke 4 und Rad 5 eine uneffektive (starke Reibung) Anordnung für die Umwandlung der Drehbewegung aus dem Motor 2 in eine Drehbewegung um die Achse A, wobei die Anordnung zur Umwandlung der Drehbewegung in eine Linearbewegung bestehend aus Mutter 11, Welle 10 und Rollen 12 eine relativ wirkungsvolle (geringe Reibung) Anordnung zur Bewegungsumwandlung ist.
Während des Betriebes wird die axiale Bewegung der Welle 10 zu einem Ventilschaft 22 eines Ventils geleitet, das durch das Stellglied gesteuert wird, wobei der Ventilschaft an dem Gehäuse 18 durch eine Verriegelungsmutter 23 verriegelt ist. Das Bezugszeichen 24 bezeichnet einen Ventildeckel des Ventils und das Bezugszeichen 25 bezeichnet einen Schieber des Ventils, der (wenn das Ventil als Ergebnis einer axialen Bewegung des Schaftes 22 nach rechts in den Figuren geöffnet ist) das Strömen des Fluids durch eine Öffnung 26 zulässt. Der Ventildeckel 24 ist an einem ringförmigen Gehäuse 27 des Stellgliedes angebracht, wobei das Bezugszeichen 28 eine Dichtungsanordnung bezeichnet, durch die der Ventilschaft verläuft. Das Ventil könnte zum Beispiel zum Steuern des Betriebes eines Unterwasser-Systems zur Kohlenwasserstoffgewinnung sein.
Die Kupplung zwischen der Welle 10 und dem Ventilschaft 22 ist derart, dass die Welle 10 und das Glied 14 rotieren können, aber der Schaft 22 nicht. Eine derartige Kupplung erfolgt zum Beispiel über ein Axialpendelrollenlager 29 und einen Flansch 30, der Teil des Gliedes 14 ist, und dieser Flansch gegen einen Ring 31 rotieren kann, der an das Gehäuse 18 geschraubt ist, und dort ein Drucklager zwischen dem Ring 31 und dem Flansch 30 bildet.
Solange Strom an der elektrischen Bremse 17 anliegt, kann das Stellglied steuerbar in beide Richtungen angetrieben, d. h. aus- und eingezogen werden.
Wenn der Strom an der elektrischen Bremse 17 weggenommen wird, findet der Failsafe-Betrieb aufgrund der Deaktivierung der Verhinderung durch den Rotationssperrmechanismus statt, wodurch das Ritzelzahnrad 15 rotieren kann. Dies ermöglicht wiederum dem Zahnrad 13 und der Welle 10, zu rotieren. Die Rückstellfeder 21 stellt eine ausreichende Kraft bereit, um die Reibung in der Planetenrollenschraubtrieb- Anordnung, die eine Mutter 11, Rollen 12 und eine Welle 10 aufweist, und die Verhinderung durch den Rotationssperrmechanismus mit Zahnrädern 13 und 15, Getriebe 16 und Bremse 17 zu überwinden, so dass der ganze Mechanismus durch die Rotation der Welle 10 innerhalb der Mutter 11 zurückgestellt wird. Während dieser axialen Failsafe-Rückstellbetätigung wird folglich die Welle 10 sowohl gedreht als auch axial bewegt. Dies wird aufgrund der relativen Wirksamkeit der Planetenrollenschraubtrieb-Anordnung, die eine Mutter 11, Rollen 12 und eine Welle 10 aufweist, und der relativen Unwirksamkeit der Anordnung bestehend aus Schnecke 4 und Rad 5 ermöglicht, wobei letztere Anordnung als eine Bremse wirkt und ein derartiges Zurückführen zulässt, ohne dass die Notwendigkeit besteht, die Einrichtung (2, 3, 4, 5) zur Erzeugung einer Drehbewegung von der Einrichtung (6, 7, 10, 11, 12) zur Erzeugung einer Linearbewegung zu entkuppeln, oder im übrigen zu verhindern, dass der Motor 2 zurückgestellt wird. Das Bezugszeichen 35 bezeichnet ein Axialkegelrollenlager, um das Drehmoment aus der Feder 22 aufzunehmen.
Anstelle der Bremse 17, des Getriebes 16 und der Zahnräder 13 und 15 können alternative Einrichtungen verwendet werden, zum Beispiel eine einzelne Komponente wie eine gezahnte Bremse.
Um den Antrieb zu reaktivieren, ist die elektrische Versorgung der Bremse 17 wiederhergestellt, der elektrische Antriebsmotor 2 muss jedoch wissen, dass er wieder in die gleiche Richtung, wie ihn das Stellglied zuerst betätigt hat, laufen soll. Um dies zu erreichen, ist ein Positionssensor 32 (siehe 1) installiert, um die axiale Position der Welle 10 zu bestimmen und folglich die Positionsinformation einer elektronischen Steuerung des elektrischen Motors der Einheit 1 zuzuführen, wobei der Positionssensor 32 zum Beispiel ein induktiver Sensor ist.
Wenn es gewünscht wird, können Einrichtungen an 33 (siehe 1) vorgesehen werden, damit die Welle 10 manuell oder zum Beispiel durch ein ferngesteuertes Unterwasser-Fahrzeug (ROV) als eine Übersteuerungsbetätigung gedreht werden kann.
Im Falle der Betätigung von Vorrichtungen, wie z. B. große Ventile, die typischerweise an 2 Zoll und 5 Zoll große Bohrleitungen angepasst sind, ist das vorstehend genannte Linearstellglied besonders praktisch. Im Falle von kleineren Bohrungssystemen, typischerweise solche von 0,0127 m (1/2 Zoll) und 0,01905 m (3/4 Zoll), wie sie in den chemischen Einspritzverfahren vorkommen, die bei der Fluidgewinnung aus Quellen eingesetzt werden, könnte die große Dimension des Stellgliedes jedoch nicht geeignet sein. Im folgenden Beispiel wird dieses Problem überwunden, indem ein kompaktes Failsafe-Linearstellglied unter Verwendung einer elektrischen Kupplung bereitgestellt wird, die mit verfügbarer niedriger Energie angetrieben werden kann, während das niedrige Drehmoment übertragen wird, das für das Betätigen des Stellgliedes erforderlich ist, um ein Ventil in einem derartig kleineren Bohrsystem zu öffnen und zu schließen. Es ist jedoch erforderlich, einen Teil des Stellgliedantriebsmechanismus zurückzuführen, um einen Failsafe-Betrieb zu erreichen.
Bezugnehmend auf die 4 treibt ein elektrischer Motor 41 (typischerweise 3-phasig, 300 Watt) in einem Gehäuse 42 eine Welle 43 über eine elektrische Kupplungsanordnung 44/45 und ein Schneckenradgetriebe 46 an. Die zwei Abschnitte 44 und 45 der Kupplungsanordnung sind miteinander verriegelt, wenn dieser Strom zugeführt wird. Der Kupplungsabschnitt 44 ist an der Antriebsabgabe des Schneckenradgetriebes 46 und der andere Abschnitt 45 der Kupplungsanordnung ist an der Welle 43 angebracht. Demzufolge wird, wenn die Kupplungsanordnung 44/45 (die einen Gegendrehmomentweg bereitstellt) elektrisch angetrieben wird, die Welle 43 durch den elektrischen Motor 41 gedreht, und wenn die Kupplungsanordnung 44/45 nicht elektrisch angetrieben wird, ist die Welle 43 von dem Antrieb gelöst und frei, um unabhängig von diesem zu rotieren.
Die Welle 43 erstreckt sich aus dem Gehäuse 42 heraus, um die Möglichkeit zu schaffen, dass ein ROV (ferngesteuertes Unterwasser-Fahrzeug) die Welle 43 im Notfall oder während der Inbetriebsetzung drehen kann. Das andere Ende der Welle 43 hat ein Gewinde, wie bei 47 gezeigt ist, als Teil eines Planetenrollenschraubtriebmechanismus mit einer Mutter 48. Die Welle 43 endet an der Position 49. Die Mutter 48 des Planetenrollenschraubtriebmechanismus ist an einem Träger 50 derart festgekeilt, dass die Mutter nicht rotieren kann. Der Träger 50 ist ebenfalls an einen Ring 51 festgekeilt, der, um einen Zusammenbau zu erleichtern, in das Gehäuse 42 geschraubt und dann derart verriegelt wird, dass der Träger 50 und die Mutter 48 nur axial bewegt werden können, wenn die Welle 43 gedreht wird. Folglich übersetzt der Planetenrollenschraubtriebmechanismus die Rotation der Welle 43 um die Achse B-B in eine axiale Linearbewegung des Trägers 50.
Durch Auswählen der geeigneten Rotationsrichtung des elektrischen Motors 41, wird sich der Träger 50 in der 4 nach links oder rechts bewegen. Der Träger 50 ist an einer sich axial bewegenden Welle 52 eines Ventils 53 angebracht. Ein Sicherungsring 54 in dem Träger 50 hält eine Platte 55 fest, die passend zu der Anordnung 56 von Belleville-Tellerfedern ist. Demzufolge wird, wenn sich der Träger 50 nach rechts bewegt, die Welle 52 ebenfalls nach rechts bewegt, um das Ventil 53 zu betätigen, typischerweise, um es zu öffnen, während die Platte 55 gleichzeitig die Federanordnung 56 zusammendrückt.
Das Zusammendrücken der Federanordnung 56 speichert die Energie, die für einen Failsafe-Betrieb erforderlich ist. Wenn das Stellglied das Ventil 53 vollständig betätigt hat, ist der elektrische Motor abgeschaltet, der elektrische Kupplungsaufbau 44/45 wird jedoch weiterhin unter Strom gesetzt. Das relativ unwirksame (hohe Reibung) Schneckenradgetriebe 46 lässt ein Zurückführen der Welle 43 nicht zu und folglich bleibt das Ventil 53 betätigt. Im Falle eines Fehlers oder eines bewussten Abschaltens der elektrischen Versorgung des Kupplungsaufbaus in einem Notfall trennen sich die Kupplungsabschnitte 44 und 45, d. h. sie sind nicht länger miteinander verriegelt, und dadurch wird die Welle 43 frei, um zu rotieren. Unter diesen Bedingungen wird die in der Federanordnung 56 gespeicherte Energie den Träger 50 nach links durch den hochwirksamen (geringe Reibung) Antrieb des Planetenrollenschraubtrieb-Mechanismus 47/48, und die nun für das Rotieren freie Welle 43 schieben, wobei folglich das Ventil 53 in seine ursprüngliche, typischerweise geschlossene Position zurückkehrt. Daher stellt dieses Verfahren einen Failsafe-Betrieb des Stellgliedes bereit, ohne die Einrichtung zur Erzeugung einer Dehbewegung (41, 46) von der Ein richtung zur Erzeugung einer Linearbewegung (43, 58, 50, 52) entkoppeln zu müssen.
In dem Linearstellglied der 4 sind das Stellgliedgehäuse und das Ventilgehäuse separat und zusammen im Eingriff, zum Beispiel durch Verschraubung, aber sie können stattdessen miteinander einstückig sein.
Das Failsafe-Linearstellglied von 4 kann für die lineare Bewegung jeder geeigneten Vorrichtung, d. h. für den Betrieb von Unterwasser-Vorrichtungen, wie z. B. Ventile, für kleine chemische Unterwasser-Rohrbohrungseinspritzungen, Gewinnungsfluid, Förderquellen verwendet werden. Das Stellglied wird durch den Einsatz einer Kupplung, eines hochgradig effizienten Planetenrollenschraubtriebmechanismus kompakt gehalten, wobei die Umwandlung der Drehbewegung in die Linearbewegung und die Verwendung einer Belleville-Tellerfedernanordnung zum Speichern von Energie bereitgestellt werden.

Claims

Linearstellglied mit: – einem Motor (2) zur Erzeugung einer Drehbewegung; – einer Einrichtung zur Erzeugung einer Linearbewegung (6, 7, 10, 11, 12), die mit dem Motor zum Umwandeln der Drehbewegung in eine Linearbewegung gekoppelt ist und die eine Gewindewellen- (10) und Mutter- (11) Anordnung aufweist; – einem angetriebenen Element (18), das durch die Einrichtung zur Erzeugung einer Linearbewegung zwischen einer ersten Position und einer zweiten Position linear beweglich ist und das mit einem Element der Wellen- und Mutteranordnung gekoppelt ist; und – einer Rückstelleinrichtung (21) zum Zurückführen des angetriebenen Elements in die erste Position im Falle einer Störung; dadurch gekennzeichnet, dass die Einrichtung zur Erzeugung einer Linearbewegung mit dem Motor mittels einer Schnecken- (4) und Rad- (5) Anordnung gekoppelt ist und eine Gegendrehmomenteinrichtung (13, 15, 16, 17) aufweist, welche im Normalbetrieb in einem aktivierten Zustand ist und einen Gegendrehmomentweg bereitstellt, um dem angetriebenen Element zu ermöglichen, umkehrbar zwischen der ersten und der zweiten Position bewegt zu werden, und das angetriebene Element an einem Drehen gehindert ist, welches aber im Falle einer Störung in einem deaktivierten Zustand ist, so dass sie nicht länger den Gegendrehmomentweg bereitstellt und die Rückstelleinrichtung das angetriebene Element in die erste Position bewegen kann, ohne den Motor von der Einrichtung zur Erzeugung einer Linearbewegung zu entkuppeln.
Linearstellglied nach Anspruch 1, bei dem die Mutteranordnung durch die Schneckenrad-Anordnung gedreht wird, um die Welle linear zu bewegen, und bei dem die Welle mit dem angetriebenen Element gekoppelt ist.
Linearstellglied nach Anspruch 2, bei dem die Gegendrehmomenteinrichtung eine Drehung der Welle während des Normalbetriebs verhindert, während das angetriebene Element von der ersten Position zu der zweiten Position bewegt wird, aber eine Drehung der Welle im Falle einer Störung zulässt, so dass die Rückstellvorrichtung das angetriebene Element in die erste Position bewegen kann.
Linearstellglied nach Anspruch 2 oder 3, bei dem die Gegendrehmomenteinrichtung ein erstes Zahnrad (13) an der Welle aufweist, das mit einem weiteren Zahnrad (15) und einer Einrichtung (17) gekoppelt ist, die eine Drehung des weiteren Zahnrades während des Normalbetriebs verhindert, so dass die Zahnräder und die Welle sich nicht drehen können, die jedoch im Falle einer Störung dem weiteren Zahnrad und dadurch dem ersten Zahnrad und der Welle erlaubt, sich zu drehen.
Linearstellglied nach Anspruch 3 oder 4, bei dem die Welle und das angetriebene Element derart gekoppelt sind, dass das angetriebene Element sich nur linear bewegen kann, wenn die Welle sich dreht.
Linearstellglied mit: – einem Motor (41) zum Erzeugen einer Drehbewegung; – einer Einrichtung zur Erzeugung einer Linearbewegung (43, 47, 48), die mit dem Motor zum Umwandeln der Drehbewegung in eine Linearbewegung gekoppelt ist und die eine Gewindewellen- (43) und Mutter- (48) Anordnung aufweist. – einem angetriebenen Element (52), das durch die Einrichtung zur Erzeugung einer Linearbewegung zwischen einer ersten Position und einer zweiten Position linear beweglich ist und das mit einem Element der Wellen- und Mutteranordnung gekoppelt ist; und – einer Rückstelleinrichtung (56) zum Rückführen des angetriebenen Elements in die erste Position im Falle einer Störung; dadurch gekennzeichnet, dass die Einrichtung zur Erzeugung einer Linearbewegung mit dem Motor über eine Schneckenrad-Anordnung (46) und einer Gegendrehmomenteinrichtung (44, 45) gekoppelt ist, die im Normalbetrieb in einem aktivierten Zustand ist und einen Gegendrehmomentweg bereitstellt, um dem angetriebenen Element zu ermöglichen, umkehrbar zwischen der ersten und der zweiten Position bewegt zu werden, und das angetriebene Element an einem Drehen gehindert ist, welches aber im Falle einer Störung in einem deaktivierten Zustand ist, so dass sie nicht mehr länger den Gegendrehmomentweg bereitstellt und die Rückstelleinrichtung das angetriebene Element in die erste Position bewegen kann, wobei in dem deaktivierten Zustand der Motor von der Einrichtung zur Erzeugung einer Linearbewegung entkuppelt ist.
Linearstellglied nach Anspruch 6, bei dem die Welle durch die Schneckenrad-Anordnung (46) drehbar ist und die Mutteranordnung mit dem angetriebenen Element gekoppelt ist.
Linearstellglied nach Anspruch 7, bei dem die Welle mit der Schneckenrad-Anordnung (46) mittels einer Kupplungseinrichtung (44, 45) gekoppelt ist, die Teil des Gegendrehmomentweges ist.
Linearstellglied nach einem der vorstehenden Ansprüche, bei dem das angetriebene Element von der ersten Position in die zweite Position gegen die Wirkungskraft der Rückstellvorrichtung bewegt wird
Linearstellglied nach einem der vorstehenden Ansprüche, bei dem die Rückstellvorrichtung eine Federeinrichtung aufweist.