NO324899B1 - Anordning ved aktuator - Google Patents

Abstract

Anordning ved aktuator (1) omfattende et aktuatorhus (2) med et feste (4) for tilkopling av aktuatoren (1) til et objekt (6), en motor (28) som via transmisjonselement (30, 32, 38,40) driver en fra aktuatoren (1) utgående aktuatorspindel(12) hvor aktuatorspindelen (12) er rotasjonsmessig frakoplbar fra motoren (28), idet aktuatorspindelen (12) er dreibar mellom to vinkelposisjoner hvor den ene vinkelposisjon kan korrespondere med at objektet (6) befinner seg i en første tilstand og den andre vinkelposisjon kan korrespondere med at objektet (6) befinner seg i en andre tilstand, og hvor aktuatoren (1) er forsynt med et element (14) for mekanisk lagring av energi, idet elementet (14) ved energibortfall til aktuatoren (1) utløsbart er innrettet til å kunne forskyve en mutter (44) som er forhindret fra å rotere om sin lengdeakse langs en til mutteren (44) komplementært passende og til aktuatorspindelen (12) koplet skruegjenge (42), hvorved aktuatorspindelen (12) dreies mellom de to vinkelposisjoner.

Description

ANORDNING VED AKTUATOR

Denne oppfinnelse vedrører en aktuator. Nærmere bestemt dreier det seg om en aktuator som omfatter et aktuatorhus med et feste for tilkopling av aktuatoren til et objekt og en motor som via transmisjonselement driver en fra aktuatoren utgående aktuatorspindel hvor aktuatorspindelen er rotasjonsmessig frakoplbar fra motoren. Aktuatorspindelen er dreibar mellom to vinkelposisjoner hvor den ene vinkelposisjon kan korrespondere med at objektet befinner seg i en første tilstand og den andre vinkelposisjon kan korrespondere med at objektet befinner seg i en andre tilstand. Aktuatoren er forsynt med et element, typisk en f jaer, for mekanisk lagring av energi, idet elementet ved energibortfall til aktuatoren ut-løsbart er innrettet til å kunne forskyve en mutter som er forhindret fra å rotere om sin lengdeakse langs en til mutteren komplementært passende og til aktuatorspindelen koplet skruegjenge, hvorved aktuatorspindelen dreies mellom de to vinkelposisj oner.

I det etterfølgende er det tatt utgangspunkt i at aktuatoren er anvendt for å manøvrere en ventil. Dette innebærer ingen begrensning i oppfinnelsens virkeområde, men tjener som et tjenlig underlag for å forklare de i oppfinnelsen inngående trekk.

Elektriske aktuatorer har, blant annet grunnet sin relativt enkle oppkobling, fått en betydelig utbredelse. Imidlertid innehar elektriske aktuatorer ifølge kjent teknikk en svakhet ved at de vanskelig kan bringes til å stenge en ventil dersom spenningen til aktuatoren skulle falle bort.

Noen aktuatorer er forsynt med hjelpeutstyr for manuelt å kunne dreie eller forskyve aktuatorens utgangsspindel til en stilling hvor ventilen er lukket. Et slikt hjelpeutstyr er til liten nytte dersom aktuatoren befinner seg på et vanskelig tilgjengelig sted, for eksempel under vann.

Oppfinnelsen har til formål å avhjelpe eller redusere i det minste én av ulempene ved kjent teknikk.

Formålet oppnås i henhold til oppfinnelsen ved de trekk som er angitt i nedenstående beskrivelse og i de etterfølgende patentkrav.

En aktuator i overensstemmelse med oppfinnelsen omfatter et

aktuatorhus med et feste for tilkopling av aktuatoren til et objekt, og en motor som via transmisjonselement driver en fra aktuatoren utgående aktuatorspindel. Aktuatorspindelen er rotasjonsmessig frakoplbar fra motoren, idet aktuatorspindelen er dreibar mellom to vinkelposisjoner. Den ene vinkelposisjon kan korrespondere med at objektet befinner seg i en første tilstand, for eksempel åpen dersom objektet er en ventil, og den andre vinkelposisjon kan korrespondere med at objektet befinner seg i en andre tilstand, for eksempel lukket. Aktuatoren ifølge oppfinnelsen kjennetegnes ved at den er forsynt med et element for mekanisk lagring av energi,. typisk en fjær, idet elementet ved energibortfall til aktuatoren utløs-bart er innrettet til å kunne forskyve en mutter som er forhindret fra å rotere om sin lengdeakse, langs en til mutteren komplementært passende og til aktuatorspindelen koplet skruegjenge, hvorved aktuatorspindelen dreies mellom de to vinkelposisjoner .

Aktuatoren er således i stand til for eksempel å kunne stenge en ventil ved spenningsbortfall til aktuatoren.

Ved at mutteren er forskyvbar tilbake til sin utgangsstilling kan elementet tilføres ny energi ved å dreie skruegjengen i motsatt dreieretning ved hjelp av motoren. For å kunne forskyve fjærholderen til sin utgangsstilling har mutteren en anleggsflate mot fjærholderen som komplementært passer til en brystning i fjærholderen.

Elementet for lagring av mekanisk energi utgjøres typisk av minst en fjær som er innspent mellom aktuatorhuset og en i forhold til aktuatorhuset forskyvbar fjærholder. Fjærholderen er utløsbart koplet i forhold til aktuatorhuset ved hjelp av en første utløsbar kopling.

Mellom motoren og aktuatorspindelen er det bygget inn en gearkasse, blant annet for å øke det utgående dreiemoment fra aktuatoren. Gearkassens hus er koplet til aktuatorhuset via en andre utløsbar kopling.

Skruegjengen er koplet til, og samroterer eventuelt via en utveksling med, gearkassens utgangsaksling. Gearkassens utgangsaksling er videre koplet til aktuatorspindelen ved hjelp av en tredje utløsbar kopling.

Aktuatorens virkemåte forklares nedenfor i beskrivelsens spe-sielle del.

Oppfinnelsen tilveiebringer en aktuator med dreibar aktuatorspindel som er forsynt med såkalt "fail safe" funksjon. Det vil si at aktuatoren ved energibortfall kan styre for eksempel en ventil til en sikker tilstand.

I det etterfølgende beskrives et ikke-begrensende eksempel på en foretrukket utførelsesform som er anskueliggjort på med-følgende tegninger, hvor: Fig. 1 viser i snitt en prinsippskisse av en aktuator ifølge oppfinnelsen hvor aktuatorens komponenter befinner seg i en utgangspo s i s j on; Fig. 2 viser det samme som i fig. 1, men her er aktuatorspindelen under omstilling etter et spenningsbortfall; og Fig. 3 viser aktuatoren i fig. 1 idet aktuatorens fjær igjen er oppspent til sin utgangsstilling.

På tegningene betegner henvisningstallet 1 en aktuator som omfatter et sylinderformet aktuatorhus 2 med et feste 4 i sitt ene endeparti. Festet 4 passer komplementært til en ven-tils 6 ventilhus 8.

Ventilen 6 åpnes og stenges ved å dreie ventilens 6 spindel 10 som er koplet til aktuatorens 1 aktuatorspindel 12, om sin senterakse.

Aktuatoren 1 er forsynt med element 14 i form av trykkfjærer for lagring av mekanisk energi. Trykkfjærene 14 er innspent mellom aktuatorhusets 2 i forhold til festet 4 motstående endeparti 16, og en i forhold til fjærhuset 2 konsentrisk og aksialforskyvbar fjærholder 18. Antallet trykkfjærer 14 vel-ges på bakgrunn av nødvendig utgangsmoment fra aktuatoren 1 ved spenningsbortfall. Trykkfjærene 14 er fordelt ved aktuatorhusets 2 innermantel.

Ved oppspente trykkfjærer 14 er fjærholderen 18 forskjøvet i retning mot endepartiet 16 til en utgangsstilling hvor fjærholderen 18 ved hjelp av en første utløsbar kopling 20 indi-rekte er koplet til aktuatorhuset 2.

Fra aktuatorhusets 2 festeendeparti 22 rager en mutterstyring 24 i form av en aksielt oppslisset sylinder innover i aktuatorhuset 2 hvor den er koplet til en festering 26. Festeringen 26 og mutterstyringen 24 er fast montert til festeendepartiet 22 og derved til aktuatorhuset 2.

En motor 28 er anbrakt konsentrisk på festeringen 26, idet den første utløsbare kopling 20 er montert på motoren 28.

Fra motoren 28 rager en drivaksing 30 konsentrisk i aktuatorhuset 2 i retning mot festeendepartiet 22 og frem til en gearkasse 32. Drivakslingen 30 utgjør gearkassens 32 inn-gangsaksling.

Gearkassens 32 er løsbart koplet til festeringen 26 ved hjelp av en gearkasseholder 34 og en andre utløsbar kopling 36. Når koplingen 36 er utløst, er gearkassen 32 fri til å kunne dreie i forhold til aktuatorhuset 2 og derved ute av stand til å kunne utøve et dreiemoment om sin utgående aksling 38. Den utgående aksling 38 er ved hjelp av en tredje utløsbar kopling 40 koplet til aktuatorspindelen 12.

En gjengehylse 42 som samroterer med den utgående aksling 38 omkranser gearkasseholderen 34 mellom festeendepartiet 22 og festeringen 26. Gjengehylsen 42 er utvendig forsynt med en gjenge med relativt grov stigning. Dersom forholdene tilsier det, kan gjengehylsen 42 være forsynt med flere parallelle gj enger.

En mutter 44 som komplementært passer til gjengehylsen 42 forløper langs gjengehylsen 42 når gjengehylsen 42 dreies, idet mutteren 44 er forhindret fra å kunne dreie om sin egen senterakse av den oppslissede mutterstyring 24.

En anleggsflate 46 på mutterens 44 mot endepartiet 16 vennen-de side passer komplementært til en brystning 48 i fjærholderen 18.

Den første utløsbare kopling 20 er elektrisk styrt og løser ut ved spenningsbortfall. Den andre utløsbare kopling 36 er mekaniske styrt og er innrettet til å kople fra når fjærholderen 18 løses ut fra den første utløsbare kopling 20. Den tredje utløsbare kopling 40 er elektrisk styrt og kopler til ved spenningsbortfall.

I aktuatorens 1 utgangstilstand, se fig. 1, befinner fjærholderen 18 seg i sin utgangsposisjon hvor trykkfjærene 14 er oppspent.

Den første utløsbare kopling 20 holdes i låst posisjon av en styrespenning. Den andre utløsbare kopling 36 befinner seg i låst posisjon og den tredje utløsbare kopling 40 befinner seg i låst posisjon ved at det ikke tilføres en styrespenning til denne.

Utløsbare koplinger 20, 36, 40 finnes i en rekke utførelser og vil være kjent for en fagmann. De beskrives derfor ikke nærmere.

Motoren 28 er innrettet til via gearkassen 32 å kunne dreie aktuatorspindelen 12 mellom sine vinkelposisjoner hvor den ene vinkelposisjon korresponderer med ventilens 6 lukkede stilling og den andre stilling korresponderer med ventilens 6 åpne stilling.

Mutteren 44 forskyves under normal drift fritt opp og ned langs gjengehylsen 42, idet mutterens 44 posisjon ved festeendepartiet 22 korresponderer med ventilens 6 sikre posisjon.

Dersom strømtilførselen til aktuatoren 1 skulle falle bort, se fig. 2, løser den første utløsbare kopling 20 ut. Trykkfjærene 14 forskyver fjærholderen 18 i retning mot festeendepartiet 22 hvorved den andre utløsbare kopling 36 løses ut. Gearkasseholderen 34 og gearkassen 32 kan derved dreie fritt i aktuatorhuset 2 og overfører således ikke dreiemoment mellom drivakslingen 30 og den utgående aksling 38.

Når fjærholderens 18 brystning 48 kommer til anslag mot mutteren 44, forskyves mutteren 44 som er forhindret fra å dreie om sin egen senterakse, langs gjengehylsen 42. Gjengehylsen 42 bringes derved til å dreie spindelen 10 via den utgående aksling 38, den tredje utløsbare kopling 40 og aktuatorspindelen 12 til en sikker posisjon.

Trykkfjærene 14 kan, slik det beskrives nedenfor, spennes opp uten å dreie aktuatorspindelen 12 ved å sette spenning på den tredje utløsbare kopling 40, hvorved denne løser ut, se fig. 3.

Motoren 28 roterer drivakslingen 30 i en retning som driver mutteren 44 i retning mot trykkfjærene 14. Den andre utløs-bare kopling 36 låser gearkasseholderen 34 mot å dreie i den korresponderende dreieretning. Etter at den første utløsbare kopling 20 har låst av fjærholderen 18, forskyves mutteren 44til sin posisjon ved festeendepartiet 22, hvoretter den tredje utløsbare kopling 40 bringes til å kople den utgående aksling 38 til aktuatorspindelen 12. Aktuatoren 1 er nå brakt tilbake til sin utgangsstilling.

Claims (7)

1. Anordning ved aktuator (1) omfattende et aktuatorhus (2) med et feste (4) for tilkopling av aktuatoren (1) til et objekt (6), en motor (28) som via transmisjonselement (30, 32, 38, 40) driver en fra aktuatoren (1) utgående aktuatorspindel (12) hvor aktuatorspindelen (12) er rotasjonsmessig frakoplbar fra motoren (28), idet aktuatorspindelen (12) er dreibar mellom to vinkelposisjoner hvor den ene vinkelposisjon kan korrespondere med at objektet (6) befinner seg i en første tilstand og den andre vinkelposisjon kan korrespondere med at objektet (6) befinner seg i en andre tilstand, karakterisert ved at aktuatoren (1) er forsynt med et element (14) for lagring av mekanisk energi, idet elementet (14) ved energibortfall til aktuatoren (1) utløsbart er innrettet til å kunne forskyve en mutter (44) som er forhindret fra å rotere om sin lengdeakse, langs en til mutteren (44) komplementært passende og til aktuatorspindelen (12) koplet skruegjenge (42), hvorved aktuatorspindelen (12) dreies mellom de to vinkelposisj oner.

2. Anordning i henhold til krav 1, karakterisert ved at mutteren (44) er forskyvbar tilbake til sin utgangsstilling hvor elementet (14) er tilført energi ved motordreiing av skruegjengen (42) i motsatt dreieretning.

3. Anordning i henhold til krav 1, karakterisert ved at elementet (14) utgjøres av minst en fjær som er innspent mellom aktuatorhuset (2) og en i forhold til aktuatorhuset (2) forskyvbar fjærholder (18) hvor fjærholderen (18) er utløsbart koplet til aktuatorhuset (2) ved hjelp av en første utløsbar kopling (20).

4. Anordning i henhold til krav 1, karakterisert ved at aktuatoren (1), mellom motoren (28) og aktuatorspindelen (12), er forsynt med en gearkasse (32) hvor gearkassens (32) hus er koplet til aktuatorhuset (2) via en andre utløsbar kopling (36).

5. Anordning i henhold til krav 4, karakterisert ved at skruegjengen (42) er koplet til gearkassens (32) utgående aksling (38).

6. Anordning i henhold til krav 5, karakterisert ved at gearkassens (32) utgående aksling (38) er koplet til aktuatorspindelen (12) ved hjelp av en tredje utløsbar kopling (40).

7. Anordning i henhold til krav 3, karakterisert ved at mutteren (44) har en anleggsflate (46) som ven-der mot fjærholderens (18) brystning (48).