NO321472B1 - Elektrisk aktuator - Google Patents

Description

Denne oppfinnelse angår generelt elektrisk drevne aktuatorer for aktivering av styre- eller reguleringsmekanismer som ventiler, stmpe-innretninger eller andre reguleringsmekanismer som benyttes spesielt for undervanns olje- eller gass-produksjonssystemer. Selvsagt kan en slik aktuator også benyttes på et hvilket som helst annet fjerntliggende eller utilgjengelig sted på land.

For aktivering av reguleringsmekanismen, blir et aktiveringselement for aktuatoren aksialt forskjøvet og i én stilling av reguleringsmekanismen blir den, for eksempel, slått på og i en annen stilling av aktiveringselementet blir den slått av. Slike aktuatorer er anordnet i et hus for å beskytte anordningen mot ytre påvirkning ved det tilsvarende sted på land eller til havs. I huset er det anbragt en elektrisk motor for rotering av en første roterbar del og en andre roterbar del, der begge står i inngrep med hverandre. De to roterbare deler danner en reverserbar drivinnretning for aksial forskyvning av aktiveringselementet i materetning til reguleringsmekanismen for å drive den. I sin drivstilling er aktiveringselementet låst ved hjelp av en rotasjonshindrende innretning og for å frigjøre aktiveringselementet er det anordnet en utløsningsinnretning som tillater en aksialbevegelse av aktiveringselementet i en retning motsatt materetningen.

US-A-5.195.721 viser en sviktsikker ventilaktuator med de trekk som er angitt i den innledende del av krav 1. Denne ventilaktuator beveger et lukkeelement av ventilen mellom to stillinger. En separat fjærinnretning er anordnet for å tvinge den andre drivdelen i retning for å bevege et lukkeelement til en andre stilling der elektrisk drevne innretninger hindrer en første drivdel fra å rotere i motsatt retning og holder således lukkeelementet i dets første stilling. Som reaksjon på tapet av tilførsel av elektrisk kraft til de roterende hinderinnretninger, forflyttes lukkeelementet ved hjelp av fjærinnretningen til sin andre stilling. Rotasjonshindringsinnretningene omfatter antallet av hylser, tannhjul og drev samt også en elektrisk motor som er tilkoblet ved hjelp av hylsene, tannhjulene og drevene tii drivdelene.

For frigjøring av rotasjonshindringsinnretningene blir en skive løftet ved hjelp av en trykkfjær og ved å avmagnetisere en solenoid blir et gjenget element ikke lenger i inngrep med et spor i en av hylsene og en innpakket fjær blir tilsvarende ikke lenger strammet rundt hylsene, slik at en av hylsene kan rotere i forhold til den andre hvorved de to drivdeler kan bevege seg i forhold til hverandre.

Følgelig er aktuatoren som er kjent fra US-A-5.195.721 av en ganske komplisert konstruksjon ved et flertall av deler der en separat fjær må være anordnet for å tvinge den roterbare del tilbake i stilling og der rotasjons-hindringsinnretningene bruker den elektriske motor i dens avslåtte modus for å skape et dreiemoment og overføre samme til aktiveringselementet for å hindre rotasjon av dette.

Det er derfor et formål med oppfinnelsen å tilveiebringe en aktuator av enkel konstruksjon som pålitelig hindrer rotasjon av aktiveringselementet uten å belaste den elektriske motor med et dreiemoment for å hindre slik rotasjon.

Formålet oppnås ved hjelp av en aktuator av kjent konstruksjon karakterisert ved at kraften som virker på aktiveringselementet påføres utvendig ved hjelp av reguleringsmekanismen og de rotasjonshindrende innretninger er anordnet mellom nevnte andre roterbare del og huset for rotasjonsmessig å fiksere den roterbare del til huset for å hindre rotasjon i den andre retning.

Da kraften som virker på aktiveringselementet påføres utenfra ved hjelp av reguleringsmekanismen, er det ikke behov for noen ytterligere fjær eller annen anordning anordnet i aktuatoren. Konstruksjonen av aktuatoren er tilsvarende forenklet. For å holde aktiveringselementet i stilling hvor reguleringsmekanismen aktiveres, er det ikke lenger nødvendig å bruke den elektriske motor og et dreiemoment som påføres den i tilfelle den er avslått, men i stedet støttes rotasjonshindringsinnretningene av huset for å frembringe et dreiemoment i motsatt retning til dreiemomentet som påføres av kraften til reguleringsmekanismen som virker på aktiveringselementet.

En enkel utføringsform av den reverserbare drivinnretning omfatter en innvendig gjenget skruemutter som den første roterbare del og en utvendig gjenget skruemutter som den andre roterbare del.

For å minske friksjon mellom skrue og stamme, kan skruemutteren og skruestammen danne en skrue-anordning med kuler derimellom. I et slikt tilfelle er det også mulig å bruke en motor med høy hastighet og lavt dreiemoment som den elektriske motor.

Aktuatorens hus kan være slik at den elektriske motor er anordnet i huset og særlig ved en ende av dette motsatt reguleringsmekanismen. På denne måte blir aktuatoren kompakt og kan lett håndteres.

For å fiksere den elektriske motor på en enkel måte i huset, kan den fikseres til et hylselignende hodeelement med en langsgående boring som selv er fiksert til huset. I tillegg til den rotasjonskraftoverførende innretning, kan en tannhjulskasse være anordnet mellom overføringsmidlene og den elektriske motor.

En rotasjonskraftoverførende innretning av enkel konstruksjon, har en hylse i hvilken en ende av skruestammen er innført hvor den andre ende av skruestammen strekker seg fra skruemutteren i retning til aktiveringselementet.

Når den rotasjonskraftoverførende innretning forbinder skruemutteren og den elektriske motor, kan hylsen være rotasjonsmessig fiksert til skruemutteren for å overføre enhver rotasjon av motoren til mutteren. Forbindelsen mellom hylsen og skruemutteren kan være på hvilken som helst måte som tillater en stiv befestigelse.

Hylsen kan ha en lukket ende ved hvilken den er forbundet med den elektriske motor ellertannhjulsgassen. Den kan videre ha et åpent endeparti som rager utfra hodeelementet i hvilket skruemutteren er innført.

For å hindre rotasjon av hylsen i forhold til hodeelementet på en enkel måte i det minste i den retning som brukes for å bevege aktiveringselementet i retning til reguleringsmekanismen, kan hylsen være roterbar i forhold til hodeelementet i en retning og rotasjonsmessig fiksert til hodeelementet i den andre retning.

Dette kan realiseres ved en rotasjonshindrende innretning som er anordnet mellom hylsens endeparti og et endeparti på hodeelementet.

En rotasjonshindrende innretning av enkel konstruksjon virkeliggjøres ved endepartier av hylsen og hodeelementet av samme ytterdiameter med en innpakket fjær som nevnte rotasjonshindrende innretning anordnet i det minste delvis på begge disse endepartier. Denne innpakkede fjær har ingen påvirkning dersom hylsen roteres i én retning, men strammer dersom den roteres i den andre retning.

For roterbar opplagring og fastholding av hylsen i stilling, kan radial- og/eller trykklagre være anordnet mellom hylsens endeparti og husets innervegg.

For å hindre direkte kontakt mellom hylse og hus, kan en hylselignende foring være anordnet mellom disse lagre og husets innervegg, der denne foring er i det minste rotasjonsmessig fiksert til huset. Den kan videre også være fiksert til huset i aksialretning, det vil si i husets eller skruestammens lengderetning.

For også roterbart å opplagre den del av skruestammen som rager ut fra skruemutteren i retning mot aktiveringselementet, kan et hylselignende forlengelseselement være fastgjort i forhold til huset med en boring i hvilken denne del av skruestammen er roterbart opplagret.

I en utføringsform av oppfinnelsen, er forlengelseselementet fiksert til huset og kan strekke seg aksialt derfra i retning mot aktiveringselementet.

Ifølge en annen utføringsform av oppfinnelsen, kan en ytterliggere hylselignende endeelement være anordnet mellom forlengelseselementet og aktiveringselementet, hvor endeelementet er roterbart opplagret i huset og den rotasjonshindrende innretning er anordnet mellom endeelementet og forlengelseselementet.

En rotasjonshindrende innretning av enkel konstruksjon kan fremkomme ved at forlengelseselementet omfatter et endehylseparti med en ytterdiameter lik en ytterdiameter hos endeelementet og ved en innpakket fjær som rotasjonshindrende innretning anordnet i det minste delvis på nevnte ytterflater av endeelementet og forlengelseselementet.

I tilfelle endeelementet og forlengelseselementet er roterbart fiksert til hverandre og for å tillate aksialforskyvning av skruestammen i forhold til endeelementet og forlengelseselementet, er skruestammen aksialt forskyvbar og rotasjonsmessig fiksert i forhold til endeelementet.

En enkel måte å fiksere skruestammen rotasjonsmessig i forhold til elementet på, er å tilveiebringe en radial forløpende kile-innretning anordnet mellom skruestammen og endeelementet.

Denne kile-innretning kan rage utfra en indre boringsflate i endeelementet og kan føres inn i et spor som strekker seg i lengderetningen på en ytterflate av skruestammen. På denne måte er skruestammen og endeelementet rotasjonsmessig fiksert til hverandre og en rotasjon av skruestammen kan forhindres ved hjelp av den rotasjonshindrende innretning som er anordnet mellom endeelementet og forlengelseselementet.

Da forlengelseselementet er fiksert til foringen eller direkte til huset, er ende-elementet og, tilsvarende, også skruestammen opplagret i huset i henhold til den rotasjonshindrende innretning anordnet mellom endeelementet og forlengelseselementet.

For å unngå direkte kontakt mellom skruestammen og aktiveringselementet, kan en trykk-krageinnretning være anordnet mellom begge. Ved hjelp av denne trykk-krageinnretning kan enhver rotasjon av skruestammen og aktiveringselementet absorberes.

Forskjellige utføringsformer av aktiveringselementet er mulig, men fordelaktig strekker en aktiveringsstamme som aktiveringselementet seg i husets lengderetning og særlig koaksialt med skruestammen.

I kombinasjon med dette kan trykk-krageinnretningen innbefatte to deler, hvorav en er fiksert til en ende av skruestammen og den andre bærer en ende av aktiveringsstammen med trykklagre mellom de to deler.

Aktuatoren kan ha en kompakt form og kan lett håndteres dersom huset er røraktig. For å oppnå enkel adgang for vedlikehold eller lignende kan huset dessuten ha to endekapper som er festbare ved begge ender av huset.

For frigjøring av den innpakkede fjær som en rotasjonshindrende innretning, er forskjellige utføringsformer mulig. En utførelse av enkel konstruksjon kan oppnås dersom den innpakkede skruefjær har en tang som rager ut ved en ende av fjæren i hovedsakelig radial retning og i tilfellet frigjøringsinnretningen innbefatter et inngrepselement som er løsbart i inngrep med tangen for å skyve den i skruefjærens omkretsretning for å frigjøre samme og tillate rotasjon av aktiveringsstammen i den andre retning.

En enkel og lett betjenbar aktiveringsinnretning for en slik tang kan være en solenoid som en ytterligere del av frigjøringsinnretningen med en plunger som er bevegelig i retning mot tangen. Plungeren kan direkte skyve tangen for å løsgjøre den innpakkede fjæren hvori denne plunger er inngrepselementet.

Det er også mulig å anordne et kamelement som inngrepselementet mellom plungeren og tangen, som er dreibart opplagret mellom en inngrepsstilling og en ut-løsningsstilling hvor kamelementet kommer til anlegg mot og skyver tangen i inngrepsstilling og er i avstand fra tangen i frigjøringsstiIling. Kamelementet dreies fra utløsningsstilling til inngrepsstilling ved å aktivere solenoiden og drive plungeren i retning mot tangen.

Kamelementet kan ha forskjellige former tilpasset for inngrep med plungeren og tangen. I en utførelse av kamelementet, har det form av en sirkelsektor med én radius tilknyttet tangen og den andre radius tilknyttet plungeren, der kamelementet er dreibart opplagret ved et skjæringspunkt mellom de to radier motsatt dets omkrets.

Når tangelementet strekker seg radialt utad fra kveilen eller forlengelsesende-elementet, er det fordelaktig når kamelementet er dreibart opplagret ved hjelp av en dreieakse som strekker seg parallelt med og i avstand utenfor lengdeaksen til skruestammen eller huset.

For opplagring av kamelementet kan det være anordnet et rørformet hus som strekker seg mellom trykk-krageinnretningen og forlengelseselementet, og i hvilket kamelementet er dreibart opplagret i en spalte som er utformet i en omkretsflate av det rørformede hus.

Solenoiden kan også være anordnet i aktuatorens hus. Det er også mulig å anordne et separat hus eller kappe for solenoiden radialt utad ragende fra og løsbart festet til aktuatorens ytterhus.

For å overvåke aktuatoren og særlig eventuell bevegelse av aktiveringsstammen, kan det anbefales å anordne minst en følerinnretning for detektering av aktiveringsstammens stilling i huset. En slik følerinnretning kan være en avstands-bryter eller hvilken som helst annen type føler som kan i det minste detektere aktiveringsstammens to ytterendestillinger.

Da slike aktuatorer brukes ved fjerntliggende steder på land eller til havs som kan være utilgjengelige, bør de ha en sviktsikker funksjon. Dette kan lett av sted-kommes ved hjelp av den foreliggende aktuator, ved at plungeren er fjærbelastet i retning mot kamelementet for å løsne den innpakkede fjæren ved å skyve dens tang i tilfelle av strømløs solenoid for å tilveiebringe en slik sviktsikker aktuator.

For å hindre eventuelle støt i aktuatoren eller ved betjening av reguleringsmekanismen, kan en absorberingsinnretning være anordnet bevegelig med aktuatorstammen.

I en enkel utføringsform omslutter en absorberingsinnretning plateaktig aktuatorstammen og er festet til denne.

For å oppnå en generell vedlikeholdsfri aktuator, kan huset være fylt med et smøremiddel som skal tilføres alle bevegelige deler i huset og hvilket smøremiddel også kan brukes av absorberingsinnretningen til å dempe dens bevegelse sammen med aktuatorstammen.

Da aktuatoren kan bli benyttet under forskjellige temperaturer, kan smøre-middelet ha forskjellige volumer. Derfor kan kompenseringsinnretninger være forbundet med det indre av huset for å oppta eller tilføre smøremiddel fra eller til huset.

Da aktuatoren kan benyttes under ekstreme omgivelsesforhold, som for eksempel under vann, er det fordelaktig å forsegle eller avtette huset overfor disse forhold. Følgelig kan et antall tetningsringer være anordnet for avtetting av i det minste endekapslene i forhold til huset.

Da aktuatoren også kan benyttes under eksplosive forhold, er det også fordelaktig med en eksplosjonssikker, elektrisk kobling anordnet i huset for opptak av spenningstilførselsinnretninger som kan forbindes med den elektriske motor.

Andre fordelaktige trekk ved denne oppfinnelsen vil fremgå for fagmenn på området ut fra en betraktning av denne beskrivelse, innbefattende de medfølgende tegninger og etterfølgende krav.

I tegningene:

fig. 1 er et lengdesnitt gjennom en utføringsform av aktuatoren ifølge oppfinnelsen;

fig. 2 er et riss av aktuatoren sett langs linjen A-A av fig. 1;

fig. 3 er et riss i større målestokk av detalj "X" i fig. 1;

fig. 4 er et riss sett i retning fra "Y" i fig. 1;

fig. 5 er en ytterligere utføringsform av aktuatoren ifølge oppfinnelsen, med en absorberingsinnretning anordnet på en aktiveringsstamme; og

fig. 6 er en ytterligere utføringsform av aktuatoren ifølge oppfinnelsen med en overgir-innretning som kan tilkobles en elektrisk motor.

Aktuatoren 1 som vist i fig. 1 omfatter et rørformet hus 3 med sirkulært tverrsnitt. Dette husets 3 åpne ender er lukket ved hjelp av endekapper 46 og 47 som begge har en sirkulær flens som strekker seg i retning mot huset og innført i dette. Rundt de sirkulære flensenes omkrets er det anordnet tetningsringer 69.

Endekappen 46 er utstyrt med en koblingsdel 70 for elektrisk tilkobling av en elektrisk motor 8 som er anordnet i huset 3 til en ekstern spenningstilførsel. Koblings-delen 70 kan være eksplosjonssikker eller kan være en passende godkjent bruk av innføringsanordning forseglet med en O-ring.

Den andre endekappen 47 har også en sirkulær flens som strekker seg i retning mot huset og er innført i dette med tetningsringer 69 anordnet på sin omkrets. Denne endekappe 47 har en sentral åpning som en ende av en aktiveringsstamme 40 som et aktiveringselement 2 er innført i. Denne aktiveringsstamme 40 er bevegelig i materetning 7 og kan også tilbaketrekkes i den motsatte retning 11 for betjening av en reguleringsmekanisme (ikke vist) som en ventil, strupe-innretning eller lignende som benyttes ved fjerntliggende eller utilgjengelige steder til lands og til vanns.

Endekappen 47 omfatter også en hovedsakelig halvsirkulær flens 75 som rager ut fra endekappen 47 i en retning motsatt til huset for løsbar fiksering av reguleringsmekanismen, se også fig. 4.

Til huset 3 er det tilkoblet en kompenseringsinnretning 67 innrettet til å motta eller avgi et smøremiddel fra husets indre 68. Ved hjelp av dette smøremiddel smø-res alle bevegelige deler i huset.

Den elektriske motor 8 er fast forbundet med et hodeelement 14 som danner et kammer som er åpent i retning mot den elektriske motor 8.1 dette kammer er det anordnet en tannhjulskasse 80 for overføring av rotasjonskraften fra den elektriske motor 8 til et rotasjonskraftoverførende element 16. Dette rotasjonskraftoverførende element 16 er i form av en hylse 17 som har en lukket ende som er roterbart festet til tannhjulskassen 80. Hylsen 17 er roterbart opplagret i en boring 15 i hodeelementet 14. Et åpent endeparti 20 av hylsen 17 rager ut fra boringen 15 i hodeelementet 14 i retning mot aktuatorstammen 40. Diameteren til det åpne endeparti 20 er noe større enn den del av hylsen 17 som er innført i boringen 15. Det åpne ende 20 og et endeparti 22 av hodeelementet 14 har den samme ytterdiameter i hvilken en innpakket fjær 24 er i det minste delvis anordnet på den ytre omkrets av disse partier som en rotasjonshindrende innretning 21.

Innvendig i hylsen 17 er det innført en ende av skruestamme 13 som en andre roterbar del 6, hvorved stammen er fritt roterbar i forhold til hylsen 17.1 det åpne

endeparti 20 er en skruemutter 17 som en første roterbar del 5 innført roterbart festet i forhold til det åpne endeparti 20. Skruestammen 13 er innført med sin ende 18 i hylsen nær dens lukkede ende i hvilken dens andre ende 19 rager ut fra skruemutteren 12 i retning av og koaksialt med aktuatoren 40.

Skruestammen 13 og skruemutteren 12 er de første og andre roterbare deler av en drivinnretning 4 som brukes til å skyve aktuatorstammen 40 i materetning 7 ved hjelp av en rotasjonskraft som overføres til drivinnretningen 4 fra den elektriske motor 8.

Alle de ovennevnte deler, samt de fleste av de andre deler som vil bli nevnt, er anordnet langs husets 3 lengdeakse 59 og er symmetriske i forhold til denne akse.

Hylsens 17 åpne endeparti 20 er innført i en åpning i en hylseformet foring 28 i hvilken det er anordnet mellomliggende radiallagre 25 og trykklagre 26. Foringen 28 har en radialt utadvendt flens 73 festet til huset 3 ved sin innervegg 27. Nær foringen 28 er det anordnet et hylseformet forlengelseselement som sammen med foringen ved hjelp av skru ing eller lignende er festet til huset 3. Forlengelseselementet 29 omfatter også en radialt utadvendt flens 71 som ligger an mot foringens 28 flens 73.

Ved minst en stilling langs de to flensenes 73, 71 omkrets, har de gjennomgående hull innrettet i flukt med en smøremiddel-tilførselsledning 81.

Forlengelseselementet 29 haren boring 30 som den andre ende 19 av skruestammen 13 er roterbart opplagret i. Mellom forlengelseselementet 29 og skruemutteren 12 er det anordnet et ringelement 82 som presser en sirkulær flens 83 som strekker seg utad fra skruemutteren 12 mot en ende av det åpne endeparti 20. Mellom ringelementet 82 og forlengelseselementet 29 er det anordnet ytterligere trykklagre.

Forlengelseselementet 29 har et endehylseparti 32 som strekker seg parallelt med og utenfor skruestammen 13 og ligger an mot et hylseformet endeelement 31. Begge har den samme ytterdiameter i hvilken en innpakket fjær 33 er anordnet på disse partier for å danne en rotasjonshindrende innretning 9.

For rotasjonsmessig fiksering av skruestammens 13 andre ende 19 til en indre boringflate 36 på endeelementet 31, er det anordnet en kile-innretning 35 fiksert til den indre boringflate 36 motsatt ytterflaten 34 inntil forlengelseselementet 29 og endeelementet 31. Kile-innretningen 35 er bevegelig langs et spor 37 som er utformet i en ytterflate 38 på skruestammen 13 og som strekker seg i henholdsvis lengderetningen 41 eller lengdeaksen 59.

Det hylseformede endeelement 31 er roterbart opplagret i en boring i et rør-formet hus 62 som strekker seg fra flensen 71 på forlengelseselementet 29 parallelt med og i avstand utad fra skruestammen 13. Mellom det rørformede hus 62 og ende-elementet 31 er det anordnet radiallagre.

Ved endeflaten til skruestammens 13 andre ende 19 er en første del 42 av en trykkrage-innretning 39 festet ved hjelp av skruing. En andre del 43 av trykk-krageinnretningen er plateaktig og roterbart opplagret i forhold til den første del ved hjelp av mellomliggende trykklagre 45. For radial opplagring av trykk-krageinnretningen 39 er det anordnet en ring 83 som er festet til det rørformede hus 62.

Den andre del 43 av trykk-krageinnretningen 39 har en utsparing på sin over-flate rettet mot aktiveringsstammen 40. Denne er med sin ende 44 i inngrep med denne utsparingen og tilsvarende med trykk-krageinnretningens 39 andre del 43.

For tettende styring av aktiveringsstammen 40 i endekappen 47, er det mellom disse anordnet et antall tetningsringer 69.

Motsatt kompenseringsinnretningen 67 er det anordnet en solenoid 50 i en kappe 63 der denne solenoid utgjør en del av utløsningsinnretningen 10 for frigjøring av den innpakkede fjæren 33 for å tillate en rotasjon av skruemutteren 12 i en andre retning motsatt den første retning i henhold til hvilken aktiveringsstammen 40 skyves i materetningen 7.

Kappen 63 er løsbart festet til husets 3 ytterflate. En plunger 51 i solenoiden 50 rager ut i husets indre 68 og ligger an mot et kamelement 52 som et inngrepselement 49. Dette kamelement 52 er anordnet mellom enden av plungeren 51 og tangen 48, se også fig. 2, til den omviklede fjæren 33. Kamelementet 52 er dreibart opplagret i en spalte 60, se igjen fig. 2, i det rørformede hus 62.

I huset 3 er det videre anordnet to avstandsbrytere som følerinnretninger 64 benyttet for detektering av aktiveringsstammens 40 stilling ved overvåking av eventuell bevegelse av den første del 42 av trykk-krageinnretningen 39. Ved hjelp av disse to avstandsbrytere detekteres aktiveringsstammens 40 ytre endestillinger.

I fig. 2 er det vist et snitt av aktuatoren 1 ifølge fig. 1 langs linjen A-A.

Av denne figur fremgår den rotasjonssymmetriske konstruksjon av aktuatoren 1 og særlig av huset 3 med allé dets indre deler. Som en første del i huset 3, er forlengelseselementets 29 flens 71 anordnet. Deretter er en omkretsflate 61 av det rørformede hus 62 ved endeelement 31 og skruestamme 13 vist, alle symmetriske i forhold til husets 3 lengdeakse 59.

Mellom endeelementet 31 og skruestammen 30 er kile-innretninger 35 anordnet.

Ved en ende av den omviklede fjæren 33 strekker tangen 48 seg radialt utad og ligger an mot en sideflate av kamelementet 52.1 fig. 2 er kamelementet 52 i sin inngreps- eller anslagsstilling 53, idet en tilsvarende utløsningsstilling 54 er vist med stiplede linjer.

Kamelementet 52 har form av sirkelsektor hvis to sideflater dannes av radier 55 og 56. Ved et krysningspunkt 57 for de to radier 55 og 56, er kamelementet 52 dreibart opplagret om dreieaksen 58 motsatt dets krumme omkrets.

Kamelementet 52 er dreibart opplagret i spalten 60 i det rørformede hus 62.

I fig. 3 er det vist en detalj X fra fig. 1 i større målestokk.

I denne figur er det vist hvordan flensene 71 og 73 til henholdsvis forlengelseselementet 29 og foringen 28 er fiksert til huset 3 ved skruing eller lignende.

I fig. 4 er det vist et riss av aktuatoren 1 fra retning Y, se fig. 1. Halv-sirkelformet flens 75 strekker seg langs husets 3 ytre omkrets for å danne et inn-skyvingselement i hvilket en endedel av reguleringsmekanismen (ikke vist) kan inn-føres og deretter skrus til endekappens 47 endeflate.

I endekappen 46 er det utformet en åpning gjennom hvilken aktuatorstammen 40 med dens boring 74 er synlig.

I fig. 5 er det vist en annen utføringsform av aktuatoren 1.1 denne utførings-form er endekappen 47 ikke direkte festet til huset 3.1 stedet er det derimellom anordnet et mellomliggende hus 79 som er festet til huset 3 og endekappen 47.1 det mellomliggende huset 79 er det anordnet en absorberingsinnretning 65. Absorberingsinnretningen 65 er anordnet inntil en innervegg 78 av det mellomliggende hus 79 som lukker huset 3 og danner et gjennomgående hull som aktuatorstammen 40 er ført igjennom. Absorberingsinnretningen 65 er festet til aktuatorstammen 40 ved hjelp av en boss-innretning 77 i hvilken en ringformet plate 76 fast-holdes. Ved å bevege aktuatorstammen 40 i materetningen eller i den motsatte retning 11, se fig. 1, dempes aktuatorstammens 40 bevegelse ved den samtidige bevegelse av den ringformede platen 76 og fortrengningen av eventuelt smøremiddel som fyller det mellomliggende hus 79.

I fig. 6 er det vist en ytterligere utføringsform av oppfinnelsen. Her har endekappen 46 en større lengde i lengderetningen 41 sammenlignet med fig. 1 med en ytterligere åpning i midten av kappen. I denne åpningen er det anordnet en overgir-innretning 66 som kan bringes i inngrep med den elektriske motor 8.

I likhet med fig. 1, kan en eksplosjonssikker koblingsdel 70 være anordnet i endekappen 46.

I det følgende skal virkemåten til aktuatoren ifølge oppfinnelsen kort sammenfattes.

Den elektriske motor 8 er en motor med høy hastighet og lavt dreiemoment, som driver tannhjulskassen 80. Motoren kan eventuelt være reverserbar. I en utfør-ingsform av oppfinnelsen driver den bare tannhjulskassen 80 i retning mot urviseren. Tannhjulskassen 80 driver hylsen 17 som er stivt festet til skruemutteren 12.

Det skal bemerkes at skruemutteren 12 og skruestammen 13 kan være en skruemutter og en skruestamme med mellomliggende kuler.

Hodeelementet 14 er stivt festet til ytterhuset 3 og kan følgelig ikke rotere. Den omviklede fjær 24 låser hylsen 17 rotasjonsmessig til hodeelementet 14. Den omviklede fjær 24 er viklet i retning mot urviseren. Derved kan hylsen 17 rotere fritt i retning mot urviseren i forhold til hodeelementet 14, som er stivt festet til huset 3. Fjæren 24 vil imidlertid ikke tillate hylsen 17 å rotere i retning med urviseren. De ovenfor og i det følgende angitte rotasjonsretninger er som sett fra den elektriske motor nedover i retning mot aktuatorstammen 40.

Ettersom skruemutteren 12 er stivt festet til hylsen 17, kan den bare rotere i retning mot urviseren. Foringen 28 og forlengelseselementet 29 er stivt festet til huset 3 og kan følgelig ikke rotere.

Skruemutteren 12, hylsen 17 og trykkplaten eller ringelementet 82 er aksialt og radialt festet ved hjelp av foringen 28 og forlengelseselementet 29. Radial- og trykklagrene 25, 26 setter skruemutteren 12 i stand til å rotere, men uten aksialbevegelse.

Den gjengede skruestamme 13 er fiksert rotasjonsmessig innvendig i ende-elementet 31 ved hjelp av kile-innretningen 35. Det langsgående kilespor 37 i stammen 30 tillater aksialbevegelse av stammen innvendig i endeelementet 31.

Endeelementet 31 er rotasjonsmessig fiksert til forlengelseselementet 29 ved hjelp av den omviklede fjær 33, som er viklet i retning mot urviseren. Dette tillater endeelementet 31 og stammen 13 å rotere fritt i retning med urviseren, men låser endeelementet 31 til forlengelseselementet 29 for å hindre rotasjon 13 i retning mot urviseren.

Ved drift vil den elektriske motor 8 rotere skruemutteren 12 i retning mot urviseren. Den gjengede skruestamme 13 hindres fra å rotere i retning mot urviseren. Skruemutteren 12 og den gjengede skruestammen 13 er høyre-gjenget.

Rotasjon av mutteren i retning mot urviseren vil således søke å skyve mutteren oppad og stammen nedad. Ettersom aksialbevegelse av mutteren er forhindret, og kilesporet 37 i stammen 13 tillater aksialbevegelse, blir resultatet en nedadbeveg-else av skruestammen 13. Denne tvinger trykk-krageinnretningen 39 til å skyve aktiveringsstammen 40 nedad.

En skruekombinasjon så som skruemutteren 12 og gjengeskruestammen 13 er ekstremt effektiv og vil innehente (tilbakedrive) om den ikke holdes tilbake. Kraft som skyver oppad på aktiveringsstammen 40 vil søke å tilbakedrive skrue-skruemutter-kombinasjonen. For å gjøre dette, må en av to ting skje. Først må skruemutteren 12 rotere i retning med urviseren, hvilket den ikke kan gjøre på grunn av den omviklede fjæren 24, deretter må den gjengede skruestammen 13 rotere i retning mot urviseren, hvilket den ikke kan gjøre på grunn av den omviklede fjæren 33. Følgelig er aktuatorstammen 40 låst i sin utskjøvne stilling, hvilket åpner en sviktsikker ventil som et eksempel for en reguleringsmekanisme.

Innretningen for lukket av ventilen, utløsningsinnretningen, skal beskrives i det følgende.

Den sviktsikre ventil som reguleringsmekanismen inneholder en sterk fjær, som kontinuerlig søker å lukke ventilen ved å skyve aktuatorstammen 40 oppad. Den omviklede fjæren 33, som hindrer gjengeskruestammen 13 fra å rotere i retning mot urviseren, har tangen 48 ved sin nederste vikling. Hvis denne tangen skyves i retning med urviseren sett i retning nedad, vil den la endeelementet 31 og gjengeskruestammen 13 rotere i retning mot urviseren, se fig. 2. Vennligst bemerk at fig. 2 betraktes i retning oppad, ikke nedad. En rotasjon i retning mot urviseren i fig. 2, er således en rotasjon i retning med urviseren med betegnelsen i henhold til fig. 1, og vice versa.

Kamelementet 52 har en dreieakse 58 som det kan rotere om for å skyve mot tangen 48. Solenoiden 50 inneholder en fjærbelastet plunger 51 som virker mot kamelementet 52. Den energiserte solenoiden 50 holder den fjærbelastede plungeren borte fra kamelementet. For å lukke den sviktsikre ventilen som reguleringsmekanismen, fjernes elektrisk kraft fra solenoiden 50. Derved kan den fjærbelastede plungeren 51 skyve mot kamelementet 52, som i sin tur tvinger dette til å rotere fra sin fri-gjorte stilling 54 til sin inngrepsstilling 53. Denne virkning skyver på tangen 48 som frigjør den omviklede fjæren 33 og tillater rotasjon av skruestammen 13 i retning mot urviseren.

Ettersom skruen vil overhale, vil kraften til fjæren i den sviktsikre ventilen bevirke rotasjon av skruestammen 13 i retning mot urviseren og tillate lukking av ventilen. Trykk-krageinnretningen 39 benytter trykklageret 45 til å tillate rotasjon av skruestammen 13 selv om aktuatorstammen 40 ikke roterer.

Det skal også bemerkes at et eventuelt strømbrudd til solenoiden 50, enten tilsiktet eller utilsiktet, vil bringe den sviktsikre ventilen som reguleringsmekanismen til å lukke. Aktuatoren ifølge oppfinnelsen er således virkelig sviktsikker.

Claims (43)

1. Aktuator (1) for aktivering av en reguleringsmekanisme ved påføring av en kraft mot aktuatoren omfattende: et aktiveringselement (2) tilpasset for å være aksielt bevegelig mot kraften; et hus (3) med en innkapsling der en reverserbar drivinnretning (4) er innrettet med en første roterbar del (5) og en andre roterbar del (6) som kan bringes i inngrep med hverandre og som virker på aktiveringselementet (2) for aksiell bevegelse av aktiveringselementet (2) i en materetning (7) i forhold til reguleringsmekanismen ved rotasjon i én første rotasjonsretning; en motor (8) som roterer den første roterbare delen (5) og den andre roterbare delen (6) ved inngrep med den første roterbare delen (5); en første rotasjonshindrende innretning (9) som hindrer en rotasjon av idet minste en av de roterbare delene (5,6) i en andre rotasjonsretning, en utløsningsinnretning (10) for utløsning av den første rotasjonshindrende innretningen (9) for å tillate rotasjon av idet minste en roterbar del (6) for å tillate at aktiveringselementet (2) aksielt beveges i en retning (11) motsatt materetningen (7), og den første rotasjonshindrende innretningen er innrettet mellom den andre roterbare delen (6) og huset for rotasjonsmessig å fiksere den roterbare delen med huset (3) for å hindre rotasjon i den andre rotasjonsretningen.

2. Aktuator i henhold til krav 1, hvori den første roterbare del (5) er en innvendig gjenget skruemutter (12) og den andre roterbare del (6) er en utvendig gjenget skruestamme (13).

3. Aktuator i henhold til 2, hvori skruemutteren (12) og skruestammen (13) danner en skrue-anordning (12, 13) med mellomliggende kuler.

4. Aktuator i henhold til et av de foregående krav, hvori motor (8) er anordnet i huset (3) særlig ved en ende av dette motsatt reguleringsmekanismen.

5. Aktuator i henhold til krav 3, hvori motoren (8) er fiksert til huset (3) ved hjelp av et hode-element (14) med en langsgående, gjennomgående boring (15) gjennom hvilken en rotasjonskraft-overførende innretning (16) strekker seg og rotasjonsmessig forbinder skruemutteren (12) med motoren (8).

6. Aktuator i henhold til krav 5, hvori den rotasjonskraft-overførende innretningen (16) er en hylse (17) i hvilken en ende (18) av skruestammen (13) er innført hvor den andre enden (19) av skruestammen (13) strekker seg fra skruemutteren (12) i retning mot aktiveringselementet (2).

7. Aktuator i henhold til krav 6, hvori hylsen (17) er rotasjonsmessig fiksert til skruemutteren (12).

8. Aktuator i henhold til krav 6, hvori et åpent endeparti (20) av hylsen (17) rager ut fra hode-elementet (14), hvori skruemutteren (12) er innført i dette.

9. Aktuator i henhold til et av de foregående krav, hvori hylsen (17) er roterbar i forhold til hode-elementet (14) i én retning og roterbart festet til hode-elementet (14) i den andre retning.

10. Aktuator i hehold til krav 8, hvori et andre rotasjonshindrende element (21) er innrettet mellom endepartiet (20) av hylsen (17) og et endeparti (22) av hode-elementet (14).

11. Aktuator i henhold til krav 10, hvori endepartiene (20,22) av hylsen (17) og hode-elementet (14) har den samme ytterdiameter (23) og det andre rotasjonshindrende elementet (21) omfatter en første omviklet fjær (24) innrettet i det minste delvis på endepartier (20,22).

12. Aktuator i henhold til et av de foregående krav, hvori radial- og/eller trykklagre (25, 26) er anordnet mellom hylsens (17) endeparti (20) og en innevegg (27) av huset (3).

13. Aktuator i henhold til et av de foregående krav, hvori en hylseformet foring (28) er anordnet mellom lagrene (25,26) og husets (3) innervegg (27) hvor foringen (28) er i det minste rotasjonsmessig fiksert til huset.

14. Aktuator i henhold til krav 13, hvori et hylseformet forlengelseselement (29) er fiksert i forhold til huset (3) med en boring (30) i hvilken skruestammen (13) er roterbart opplagret.

15. Aktuator i henhold til et av de foregående krav, hvori forlengelseselementet (29) er fiksert til foringen (28) og strekker seg aksialt derfra i retning mot aktiveringselementet (2).

16. Aktuator i henhold til krav 14, hvori et hylseformet ende-element (31) er anordnet mellom forlengelseselementet (29) og aktiveringselementet (2) med den første rotasjonshindrende innretningen (9) anordnet mellom ende-elementet og forlengelseselementet.

17. Aktuator i henhold til krav 16, hvori forlengelseselementet (29) omfatter et endehylseparti (32) med en ytterdiameter lik en ytterdiameter av ende-elementet (31) og en andre omviklet fjær (33) som den første rotasjonshindrende innretning (9) er anordnet i det minste delvis på ytterflåtene (34) til ende-elementet (31) og forlengelseselementet (29).

18. Aktuator i henhold til krav 16, hvori skruestammen (13) ér aksialt forskyvbar og rotasjonsmessig fiksert i forhold til ende-elementet (31).

19. Aktuator i henhold til krav 16, hvori en radialt forløpende kile-innretning (35) er anordnet mellom skruestammen (13) og ende-elementet (31).

20. Aktuator i henhold til krav 19, hvori kile-innretningen (35) rager ut fra en innvendig boringsflate (36) i ende-elementet (31) og styres i et spor (37) som strekker seg i lengderetningen i en ytterflate (38) på skruestammen (13).

21. Aktuator i henhold til krav 14, hvori en trykkrage-innretning (39) er anordnet mellom skruestammen (13) og aktiveringselementet (2).

22. Aktuator i henhold til krav 21, hvori aktiveringselementet (2) er en aktiveringsstamme (40) som strekker seg i husets (3) lengderetning og særlig koaksialt med skruestammen (13).

23. Aktuator i henhold til krav 22, hvori trykkrage-innretningen (39) innbefatter to deler (42, 43) hvorav den ene er festet til en ende av skruestammen (13) og den andre enden støtter en ende (44) av aktuatorstammen (40) med trykkrage (45) mellom de to deler (42, 43).

24. Aktuator i henhold til et av de foregående krav, hvori huset (3) er rørformet med endekapper (46, 47) som kan fikseres til begge ender.

25. Aktuator i henhold til krav 22, hvori den omviklede fjær (33) har en tang (48) som rager ut ved den andre enden av den andre omviklede fjæren (33) i en hovedsakelig radial retning og at utløsningsinnretningen (10) innbefatter et inngrepselement (49) som løsbart står i inngrep med tangen (48) for å skyve den i andre omviklede fjærens (33) omkretsretning for å løsgjøre denne og for å tillate rotasjon av aktuatorstammen (40) i den andre retningen.

26. Aktuator i henhold til et av de foregående krav, hvori utløsningsinnretningen (10) videre innbefatter en solenoid (50) med en plunger (51) som er bevegelig i retning mot tangen (48).

27. Aktuator i henhold til et av de foregående krav, hvori inngrepselementet er et kamelement (52) som er anordnet mellom plungeren (51) og tangen (48), hvilket kamelement (52) er dreibart opplagret mellom en inngrepsstilling (53) og en utløsningsstilling (54), hvor kamelementet (52) ligger an mot og skyver tangen (48) i inngrepsstilling og er i avstand fra tangen (48) i utløsningsstilling.

28. Aktuator i henhold til et av de foregående krav, hvori kamelementet (52) har form av en sirkelsektor med en radius (55) som er tilknyttet tangen (48) og den andre radius (56) tilknyttet plungeren (51) hvor kamelementet (52) er dreibart opplagret ved et skjæringspunkt (57) mellom de to radier (55,56) motsatt dets omkrets.

29. Aktuator i henhold til et av de foregående krav, hvori kamelementet (52) er dreibart opplagret ved en dreieakse (58) som strekker seg parallelt med og i avstand utad i forhold til skruestammens (13) lengdeakse (41).

30. Aktuator i henhold til et av de foregående krav, hvori kamelementet (52) er dreibart opplagret i en spalte (60) som er utformet i en omkretsflate (61) av det rørformede hus (62) og strekker seg mellom trykkrage-innretningen (39) og forlengelseselementet (29).

31. Aktuator i henhold til et av de foregående krav, hvori solenoiden (50) er anordnet i en kappe (63) som strekker seg radialt fra og er løsbart fiksert til huset (33).

32. Aktuator i henhold til et av de foregående krav, hvori minst en følerinnretning (64) for detektering av en stilling av aktuatorstammen (40) er anordnet i huset (3).

33. Aktuator i henhold til et av de foregående krav, hvori plungeren (51) er fjærbelastet i retning mot kamelementet (52) for å skyve samme i retning mot tangen (48) i tilfelle av en av-energisert solenoid (50) for å gi en sviktsikker funksjon.

34. Aktuator i henhold til et av de foregående krav, hvori en absorberingsinnretning (65) er anordnet bevegelig med aktiveringsstammen (40).

35. Aktuator i henhold til et av de foregående krav, hvori absorberingsinnretningen (65) plate-aktig omgir aktiveringsstammen (40) og er fiksert til denne.

36. Aktuator i henhold til et av de foregående krav, hvori en overgir-innretning (66) kan tilkobles den elektriske motor (8).

37. Aktuator i henhold til et av de foregående krav, hvori et smøremiddel er fyllt i huset og tilføres alle bevegelige deler i huset.

38. Aktuator i henhold til et av de foregående krav, hvori en kompenseringsinnretning (67) er forbundet med det indre (68) av huset (3) for å motta og tilføre smøremiddel.

39. Aktuator i henhold til et av de foregående krav, hvori-et antall tetningsringer (69) er anordnet for i det minste å avtette -endetappene (46, 47) i forhold til huset (3).

40. Aktuator i henhold til et av de foregående krav, hvori en eksplosjonssikker elektrisk koblingsdel (70) er anordnet i huset (3) for å motta en spenningstilførselsinnretning som kan kobles til den elektriske motor (8).

41. Anvendelse av en aktuator (1) for aksiell bevegelse av et aktiveringselement (2); omfattende: et hus (3); første og andre roterbare deler (5,6) plassert inne i huset (3) og som kan gå i inngrep med hverandre, idet de roterbare delene (5, 6) er tilpasset for å bevege aktiveringselementet (2) aksielt ved rotasjon i en retning; et roterbart element som går i inngrep med den første roterbar delen (5) og som roterer de første og andre roterbare delene (5,6); et hindringselement innrettet mellom den andre roterbare delen (6) og huset (3) for rotasjonsmessig fiksering av den andre roterbare delen (6) med huset (3) og for å hindre rotasjon av idet minste én av de roterbare delene i en andre retning; og en løsgjøringsmekanisme som løsgjør hindringselementet for å tillate rotasjon av den idet minste ene roterbare delen for å tillate at aktiveringselementet (2) beveger seg aksielt i en retning motsatt den ene retningen.

42. Anvendelse av en enhet for aktivering av en reguleringsmekansime som tilveiebringer en kraft, omfattende: et hus (3); første og andre roterbare elementer roterbart i inngrep slik at det andre roterbare elementet beveges aksielt ved at et av de roterbare elementene blir rotert med hensyn til det andre av de roterbare elementene; et løsgjøringselement med en første posisjon som hindrer det andre roterbare elementet å rotere i en første rotasjonsretning og en andre posisjon som tillater at det roterbare elementet roterer i en motsatt andre rotasjonsretning; et aktuatorelement (1) resiproserbart bevegelig og som går i inngrep med det andre roterbare elementet; en motor (8) .som-roterer-det første, roterbare elementet i den første -rotasjonsretningen når løsgjøringselementet i den første posisjonen forårsaker at det andre roterbare elementet beveger seg aksielt i en første aksiell retning, idet det første roterbare elementet hindres fra rotasjon i den andre rotasjonsretningen; og aktuatorelementet (1) er tilpasset for å være aksielt bevegelig i en andre, aksiell retning mot kraften av reguleringsmekanismen og som forårsaker at det andre roterbare elementet roterer i den andre rotasjonsretningén og beveges aksielt i den andre aksielle retningen når løsgjøringselementet er i den andre posisjonen.

43. Anvendelse av en enhet for aktivering av en styringsmekanisme som tilveiebringer en kraft, omfattende: et hus (3); en skrue (13) som gjengemessig går i inngrep med en mutter slik at skruen (13) beveges aksielt ved at en av enten skruen (13) eller mutteren (12) eller begge roteres med hensyn til den andre av skruen (13) eller mutteren (12); en tang (48) med en første posisjon som hindrer at skruen (13) roterer i en første rotasjonsretning og en andre posisjon som tillater at skruen (13) roterer i en motsatt andre rotasjonsretning; en aktuatoraksel resiproserbart bevegelig og som går i inngrep med skruen (13); en motor (8) som roterer mutteren (12) i den første rotasjonsretningen når tangen (48) er i den første posisjonen som forårsaker at skruen (13) beveges aksielt i en første aksiell retning, idet mutteren (12) hindres fra rotasjon i den andre rotasjonsretningen; og aktuatorakselen er tilpasset for å være aksielt bevegelig i en andre aksiell retning mot kraften av styringsmekanismen og som forårsaker at skruen (13) roterer i den andre rotasjonsretningen og beveger seg aksielt i den andre aksial-retningen når tangen (48) er i den andre posisjonen.