DE9218310U1 - Swivel drive - Google Patents
Swivel driveInfo
- Publication number
- DE9218310U1 DE9218310U1 DE9218310U DE9218310U DE9218310U1 DE 9218310 U1 DE9218310 U1 DE 9218310U1 DE 9218310 U DE9218310 U DE 9218310U DE 9218310 U DE9218310 U DE 9218310U DE 9218310 U1 DE9218310 U1 DE 9218310U1
- Authority
- DE
- Germany
- Prior art keywords
- torsion bar
- drive according
- swivel drive
- swivel
- heating
- Prior art date
- Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
- Expired - Lifetime
Links
- 238000010438 heat treatment Methods 0.000 claims description 14
- 229910001285 shape-memory alloy Inorganic materials 0.000 claims description 7
- 229910045601 alloy Inorganic materials 0.000 claims description 5
- 239000000956 alloy Substances 0.000 claims description 5
- 230000000694 effects Effects 0.000 claims description 5
- 230000008878 coupling Effects 0.000 claims description 4
- 238000010168 coupling process Methods 0.000 claims description 4
- 238000005859 coupling reaction Methods 0.000 claims description 4
- 239000000463 material Substances 0.000 claims description 3
- OJVABJMSSDUECT-UHFFFAOYSA-L berberin sulfate Chemical compound [O-]S([O-])(=O)=O.C1=C2CC[N+]3=CC4=C(OC)C(OC)=CC=C4C=C3C2=CC2=C1OCO2.C1=C2CC[N+]3=CC4=C(OC)C(OC)=CC=C4C=C3C2=CC2=C1OCO2 OJVABJMSSDUECT-UHFFFAOYSA-L 0.000 claims 1
- PXHVJJICTQNCMI-UHFFFAOYSA-N Nickel Chemical compound [Ni] PXHVJJICTQNCMI-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- 238000009434 installation Methods 0.000 description 2
- 230000006399 behavior Effects 0.000 description 1
- 238000001816 cooling Methods 0.000 description 1
- 238000005538 encapsulation Methods 0.000 description 1
- 229910000734 martensite Inorganic materials 0.000 description 1
- 230000003446 memory effect Effects 0.000 description 1
- 239000002184 metal Substances 0.000 description 1
- 229910052751 metal Inorganic materials 0.000 description 1
- 229910052759 nickel Inorganic materials 0.000 description 1
- 230000001105 regulatory effect Effects 0.000 description 1
- 230000009466 transformation Effects 0.000 description 1
Classifications
-
- F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
- F16—ENGINEERING ELEMENTS AND UNITS; GENERAL MEASURES FOR PRODUCING AND MAINTAINING EFFECTIVE FUNCTIONING OF MACHINES OR INSTALLATIONS; THERMAL INSULATION IN GENERAL
- F16K—VALVES; TAPS; COCKS; ACTUATING-FLOATS; DEVICES FOR VENTING OR AERATING
- F16K31/00—Actuating devices; Operating means; Releasing devices
- F16K31/002—Actuating devices; Operating means; Releasing devices actuated by temperature variation
Landscapes
- Engineering & Computer Science (AREA)
- General Engineering & Computer Science (AREA)
- Mechanical Engineering (AREA)
- Ultra Sonic Daignosis Equipment (AREA)
- Surgical Instruments (AREA)
- Forklifts And Lifting Vehicles (AREA)
Description
P 5236 - 4 -P5236 - 4 -
Schwenkantrieb für SchnellSchluß- bzw. SchnellöffnungsarmaturenSwivel actuator for quick-closing or quick-opening valves
Die Erfindung betrifft einen Schwenkantrieb für SchnellSchluß- und Schnellöffnungsarmaturen.The invention relates to a rotary actuator for quick-closing and quick-opening valves.
Schnellschluß- bzw. Schnellöffnungsarmaturen werden für sicherheitsrelevante Aufgaben meistens als Klappen oder Kugelhähne ausgeführt, da sie zum Schließen bzw. Öffnen nur einen Schwenkweg von 90° benötigen. Als Antriebe für derartige Armaturen sind heute pneumatische Kolbenantriebe üblich, da sie kurze Stellzeiten erlauben. Die Bedienung mit Preßluft erfordert aber einen hohen Aufwand an maschinellen Einrichtungen und Rohrleitungen, um an der Armatureneinbaustelle diese Preßluft zur Verfügung zu haben. Die mechanischen Bauteile solcher Antriebe sind bei kurzen Stellzeiten sehr hohem Verschleiß unterlegen. Die bekannten elektrischen Armaturen-Schwenkantriebe sind für solche Aufgaben zu langsam. Elektromagnete dagegen sind nur in sehr begrenzten Einzelfällen für diese Aufgabenstellung geeignet.Quick-closing or quick-opening valves are usually designed as flaps or ball valves for safety-relevant tasks, as they only require a swivel path of 90° to close or open. Pneumatic piston drives are now common as drives for such valves, as they allow short actuation times. However, operation with compressed air requires a high level of mechanical equipment and piping in order to have this compressed air available at the valve installation point. The mechanical components of such drives are subject to very high wear with short actuation times. The well-known electrical valve swivel drives are too slow for such tasks. Electromagnets, on the other hand, are only suitable for this task in very limited individual cases.
Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist es, einen Schwenkantrieb für Schnellschluß- und Schnellöffnungsarmaturen zu schaffen, der mit wenigen Bauteilen und kostengünstig herstellbar ist und zuverlässig arbeitet.The object of the present invention is to create a rotary actuator for quick-closing and quick-opening valves that can be manufactured with few components and at low cost and that works reliably.
Diese Aufgabe ist durch einen Schwenkantrieb mit einem Drehstab und einer elektrischen Soll-Ist-Vergleichsregelung gelöst, der dadurch gekennzeichnet ist, daßThis task is solved by a rotary actuator with a torsion bar and an electrical target-actual comparison control, which is characterized in that
P 5236 - 5 -P5236 - 5 -
der Drehstab aus Formgedächtnislegierung, der einseitig fest an einem Festpunkt eingespannt ist und an seinem abtriebsseitigen Ende mit einer Anschlußkupplung einer zu treibenden Apparatur verbunden ist, und daß eine Heizvorrichtung vorgesehen ist.the torsion bar made of shape memory alloy, which is firmly clamped on one side to a fixed point and is connected at its output end to a connecting coupling of an apparatus to be driven, and that a heating device is provided.
Die Erfindung ist als elektrischer Schnellschluß- bzw. Schnellöffnungs-Schwenkantrieb einsetzbar, der mit geringstem Einsatz von mechanischen Bauteilen den Springeffekt eines Gedächtnis-Werkstoffes nutzt und eine Armatur mit 90"-Schwenkbewegung mit sehr kurzer Stellzeit von der Offenstellung in die Schließstellung schaltet und umgekehrt. Dabei wird der Drehstab über eine elektrische Heizung, die mit dem gesamten Drehstab verbunden ist, beheizt, oder der Drehstab z.B. aus nickelhaltigem Werkstoff, wirkt selbst bei angelegtem Strom als Heizung. Die Temperatur des Drehstabes kann z.B. kurz unterhalb der Sprungtemperatur gehalten werden, so daß zum Umschalten nur eine kurzzeitige Temperaturerhöhung erforderlich ist.The invention can be used as an electrical quick-closing or quick-opening swivel drive, which uses the spring effect of a memory material with minimal use of mechanical components and switches a valve with a 90" swivel movement from the open position to the closed position and vice versa with a very short actuation time. The torsion bar is heated by an electrical heater that is connected to the entire torsion bar, or the torsion bar, e.g. made of a nickel-containing material, acts as a heater even when current is applied. The temperature of the torsion bar can, e.g., be kept just below the jump temperature, so that only a short-term increase in temperature is required to switch over.
Der erfindungsgemäße Schwenkantrieb weist ferner den Vorteil auf, daß er stabil, verschleißfest und geräuscharm ist. Er ist auch für Regelaufgaben geeignet. Hinzu kommt der Vorteil, daß er so ausgelegt werden kann, daß er bei Energieausfall in Sicherheitsstellung zurückkehrt. Ferner eignet er sich für eine 100% dichte Kapselung.The rotary actuator according to the invention also has the advantage that it is stable, wear-resistant and quiet. It is also suitable for control tasks. Another advantage is that it can be designed so that it returns to the safety position in the event of a power failure. It is also suitable for 100% tight encapsulation.
P 5236 - 6 -P5236 - 6 -
Ein weitere Vorteil der Erfindung ist darin zu sehen, daß der Schwenkantrieb praktisch weitestgehend wartungsfrei ist, da der gesamte Schwenkantrieb im wesentlichen nur aus einem Drehstab aus Metall mit Formgedächtnis und aus einer elektrischen Heizung besteht. Dieser Schwenkantrieb eignet sich somit besonders zum Einbau an schwer zugänglichen Stellen.A further advantage of the invention is that the swivel drive is practically maintenance-free, since the entire swivel drive essentially consists of only a torsion bar made of metal with shape memory and an electric heater. This swivel drive is therefore particularly suitable for installation in places that are difficult to access.
Der Drehstab mit Formgedächtnis kann entsprechend den erforderlichen Schwenkkräften dimensioniert sein.The torsion bar with shape memory can be dimensioned according to the required swivel forces.
Die Berechnunsformein sind in den einschlägigen technischen Fachbüchern wie Dubbels Taschenbuch für den Maschinenbau, dort unter Drehfedern, zu entnehmen.The calculation formulas can be found in the relevant technical textbooks such as Dubbels Taschenbuch für den Maschinenbau, under torsion springs.
Zur Auswahl der Formgedächtnislegierungen wird auf die folgenden Veröffentlichungen hingewiesen:For the selection of shape memory alloys, please refer to the following publications:
Technische Akademie Wuppertal, Sem.-Nr. 510220020 "Einsatzmöglichkeiten von Formgedächtnislegierungen (Memory Legierungen), Eigenschaften, Verarbeitung, Anwendungen, Veranstaltungsort Wuppertal-Elberfeld, Hubertusallee 18, zu beziehen durch Technische Akademie Wuppertal, 5600 Wuppertal 1, Hubertusallee 18, deren Inhalt hiermit zum Gegenstand der vorliegenden Offenbarung gemacht wird. - Eine Kopie der genannten Druckschrift wird der vorliegenen Anmeldung beigefügt.Technical Academy Wuppertal, Sem. No. 510220020 "Possible uses of shape memory alloys (memory alloys), properties, processing, applications, venue Wuppertal-Elberfeld, Hubertusallee 18, available from Technical Academy Wuppertal, 5600 Wuppertal 1, Hubertusallee 18, the content of which is hereby made the subject of the present disclosure. - A copy of the mentioned publication is attached to the present application.
Superelastisches Verhalten von Formgedächtnis-Legierungen", in BLECH ROHRE PROFILE 38 (1991), insbesondere Seiten 782 - 785.Superelastic behavior of shape memory alloys", in BLECH ROHRE PROFILE 38 (1991), especially pages 782 - 785.
P 5236 - 7 -P5236 - 7 -
Nach einer Weiterbildung der Erfindung ist die Heizung über die gesamte Länge des Drehstabs in mehrere Zonen unterteilt, die einzeln ansteuerbar sind.According to a further development of the invention, the heating is divided into several zones over the entire length of the torsion bar, which can be controlled individually.
Die einzelnen Heizzonen können z.B. nacheinander wirksam werden, so daß der Memoryeffekt immer nur auf die einzelne beheizte Zone wirkt. Dadurch wird eine verzögerte Schaltung des Gesamthubes möglich, die dann über einen Regler in Abhängigkeit vom Drehwinkel geregelt werden kann. Der Schwenkantrieb dieser Ausführungsform der Erfindung eignet sich als Regelantrieb.The individual heating zones can, for example, be activated one after the other, so that the memory effect only ever affects the individual heated zone. This makes it possible to switch the entire stroke with a delay, which can then be regulated via a controller depending on the angle of rotation. The swivel drive of this embodiment of the invention is suitable as a control drive.
Der Drehstab kann aus Formgedächtnislegierung mit Zweiwegeeffekt bestehen.The torsion bar can be made of shape memory alloy with two-way effect.
Zweckmäßigerweise sind die beiden Effekte zwei verschiedene Torsionszustände des Drehstabes.Conveniently, the two effects are two different torsion states of the torsion bar.
Nach einer Ausführungsform der vorliegenden Erfindung ist das freie Ende des Torsionsstabes gegenüber dem eingespannten Ende durch Beheizen um 90" tordierbar.According to one embodiment of the present invention, the free end of the torsion bar can be twisted by 90" relative to the clamped end by heating.
Der Drehstab kenn einen rechteckigen Querschnitt haben.The torsion bar can have a rectangular cross-section.
Zweckmäßigerweise ist der Drehstab in seiner Festpunkthalterung mit einer Maximalmomentsicherung ausgerüstet, die ausrastet, sobald ein maximales Drehmoment überschritten wird, und somit eine Überlastung des Stabes unmöglich macht.The torsion bar in its fixed point holder is conveniently equipped with a maximum torque safety device that disengages as soon as a maximum torque is exceeded, thus making it impossible to overload the bar.
P 5236 - 8 -P5236 - 8 -
Die Steuerung der Beheizung kann über bekannte elektrische Regelung erfolgen. Über einen externen Regler kann die Schwenk-Stellung des Drehstabes in Abhängigkeit dieser Regelgröße bestimmt werden. Diese Regelgrößen können z.B. aus Druck, Menge oder Temperatur erfolgen, die durch die Schwenkstellung des Antriebes und damit der angetriebenen Armatur beeinflußt werden.The heating can be controlled using known electrical controls. An external controller can be used to determine the swivel position of the torsion bar depending on this controlled variable. These controlled variables can be, for example, pressure, quantity or temperature, which are influenced by the swivel position of the drive and thus the driven valve.
Nach einer anderen Weiterbildung der Erfindung ist die Legierung des Drehstabes so ausgewählt, daß er seine eine Endstellung bei üblicher Umgebungstemperatur einnimmt. Dadurch kann die Sicherheitsstellung bei Energieausfall vorbestimmt werden.According to another development of the invention, the alloy of the torsion bar is selected so that it assumes its one end position at normal ambient temperature. This allows the safety position to be predetermined in the event of a power failure.
Nach einer anderen Weiterbildung der Erfindung ist die Legierung des Drehstabes so ausgewählt, daß er seine andere Endstellung bei einer erhöhten Temperatur einnimmt.According to another development of the invention, the alloy of the torsion bar is selected so that it assumes its other end position at an increased temperature.
Die Erfindung ist im folgenden anhand eines Ausführungsbeispiels und in Verbindung mit einer Figur näher beschrieben.The invention is described in more detail below using an embodiment and in conjunction with a figure.
In der Figur sieht man einen Drehstab 1, der an einem Festpunkt 2 fest eingespannt und dessen gegenüberliegendes Ende mit einer Anschlußkupplung 3 verbunden ist. Der mittlere Bereich des Dreh- oder Torsionsstabes 1 ist von einer lediglich schematisch angedeuteten Heizung umgeben, die in Heizzonen 4 unterteilt ist, die einzeln oder in Kombination ansteuerbar sind.The figure shows a torsion bar 1 which is firmly clamped to a fixed point 2 and whose opposite end is connected to a connecting coupling 3. The middle area of the torsion bar 1 is surrounded by a heating system which is only indicated schematically and which is divided into heating zones 4 which can be controlled individually or in combination.
P 5236 - 9 -P5236 - 9 -
Die Stellung des kupplungsseitigen Endes des Drehstabes 1 wird von einem Stellungsgeber 5 (z.B. 4 -22OmA = 0-100% Weg) angezeigt. Ein Regler 6 führt einen Istwert-Sollwert-Vergleich durch und steuert dementsprechend die Heizung der einzelnen Heizzzonen 4.The position of the coupling-side end of the torsion bar 1 is indicated by a position sensor 5 (e.g. 4 -22OmA = 0-100% travel). A controller 6 carries out an actual value-setpoint comparison and controls the heating of the individual heating zones 4 accordingly.
Am rechten Ende des Drehstabes ist ferner eine Kühlung 8 vorgesehen, durch die eine schnellere Rückführung des Drehstabes in seine nichtbeheizte Ausgangsstellung ermöglicht wird.At the right end of the torsion bar, a cooling system 8 is also provided, which enables a faster return of the torsion bar to its non-heated starting position.
Bei 9 ist eine Maximalmoment-Absicherung vorgesehen, die ausrastet, wenn ein maximales Drehmoment überschritten wird. Dadurch wird mit Sicherheit eine Überlastung des Drehstabes verhindert.At 9, a maximum torque protection device is provided, which disengages when a maximum torque is exceeded. This safely prevents the torsion bar from being overloaded.
Der Drehstab kann durch gleichzeitige Beheizung sämtlicher Heizzonen 4 schnell in seinen anderen Zustand überführt und damit schnell tordiert werden. Es ist jedoch auch möglich, über die Soll-Ist-Vergleichs-Regelung eine zonenweise Aufheizung und so durch eine stufenweise thermoelastische martensitische Umwandlung einen Drehweg von z.B. 90° oder 180° durchzuführen und dabei über die Anschlußkupplung 3 eine Armatur, eine Klappe oder einen Hahn, zu bewegen.The torsion bar can be quickly changed to its other state by simultaneously heating all heating zones 4 and thus quickly twisted. However, it is also possible to heat up zone by zone using the target-actual comparison control and thus to carry out a rotational path of e.g. 90° or 180° through a gradual thermoelastic martensitic transformation and to move a fitting, a flap or a tap via the connection coupling 3.
Claims (12)
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
DE9218310U DE9218310U1 (en) | 1992-08-24 | 1992-08-24 | Swivel drive |
Applications Claiming Priority (2)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
DE9218310U DE9218310U1 (en) | 1992-08-24 | 1992-08-24 | Swivel drive |
DE4227843 | 1992-08-24 |
Publications (1)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
DE9218310U1 true DE9218310U1 (en) | 1993-11-25 |
Family
ID=25917752
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
DE9218310U Expired - Lifetime DE9218310U1 (en) | 1992-08-24 | 1992-08-24 | Swivel drive |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
DE (1) | DE9218310U1 (en) |
Cited By (2)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
DE19817399C2 (en) * | 1997-04-21 | 2000-08-10 | Georg Kraft | Swivel drive for operating doors and windows |
EP1734294A2 (en) * | 2003-04-28 | 2006-12-20 | Alfmeier Präzision Ag Baugruppen und Systemlösungen | Flow control assemblies having integrally formed shape memory alloy actuators |
-
1992
- 1992-08-24 DE DE9218310U patent/DE9218310U1/en not_active Expired - Lifetime
Cited By (3)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
DE19817399C2 (en) * | 1997-04-21 | 2000-08-10 | Georg Kraft | Swivel drive for operating doors and windows |
EP1734294A2 (en) * | 2003-04-28 | 2006-12-20 | Alfmeier Präzision Ag Baugruppen und Systemlösungen | Flow control assemblies having integrally formed shape memory alloy actuators |
EP1734294A3 (en) * | 2003-04-28 | 2007-06-20 | Alfmeier Präzision Ag Baugruppen und Systemlösungen | Flow control assemblies having integrally formed shape memory alloy actuators |
Similar Documents
Publication | Publication Date | Title |
---|---|---|
DE60308538T2 (en) | Valve for space applications with SMA-ACTOR | |
AT398611B (en) | ELECTRIC MOTOR DRIVE FOR AN ACTUATOR | |
EP0928388B1 (en) | Turbine valve | |
DE2714430C3 (en) | Actuator | |
DE3033669A1 (en) | PRESSURE DRIVEN SCREW TOOL | |
EP2312187B1 (en) | Device with a linearly adjustable lifting part | |
DE3239046C2 (en) | ||
DE9218310U1 (en) | Swivel drive | |
DE102019110457B4 (en) | Tristable electromagnetic actuator for valve actuation and hydraulic valve unit with tristable electromagnetic actuator | |
EP3756057B1 (en) | Actuating drive for a valve and arrangement having the same | |
EP0077984B1 (en) | Positioning actuator | |
EP1308657A2 (en) | Shut-off device for flowing media | |
DE4331384A1 (en) | Actuator for actuating an actuating device | |
EP0189879A1 (en) | Valve for the heating system of a motor car | |
DE102006044897A1 (en) | Device for actuating a flap valve in an exhaust system | |
DE3808254A1 (en) | ELECTROMECHANICAL DEVICE WITH A THERMOSTEL DRIVE, IN PARTICULAR TO CONTROL THE VALVES OF AIR CONDITIONING IN VEHICLES OR AIR CONDITIONING IN GENERAL | |
EP0123021B1 (en) | Fitting | |
EP4008940B1 (en) | Heavy duty valve drive with servomotor | |
AT394424B (en) | ACTUATOR WITH A COMPRESSED AIR ROTATION MOTOR EFFECTIVE IN BOTH DIRECTIONS | |
DE102010041704A1 (en) | Regulating valve for controlling flow volume inside pipeline, is arranged in pipeline rotatable around rotational axis and corresponding to its rotational position decontrols flow cross-section inside pipeline | |
DE2700928A1 (en) | ACTUATOR FOR AIR AND THROTTLE VALVES, MIXING TAPS AND THE LIKE. IN HEATING AND VENTILATION SYSTEMS | |
DE102009025519A1 (en) | Shutter release with a release mechanism that can be switched to either U or A release | |
DE2149017A1 (en) | DEVICE PROVIDED WITH AN ADJUSTABLE RESPONSE TORQUE FOR THE AUTOMATIC TORQUE DISCONNECTION OF GEARS | |
AT251696B (en) | Motor actuator | |
DE2324774A1 (en) | ACTUATOR |