NO329207B1

NO329207B1 - torque Lock

Info

Publication number: NO329207B1
Application number: NO20081441A
Authority: NO
Inventors: Harald Borgen
Original assignee: Aker Solutions
Priority date: 2008-03-19
Filing date: 2008-03-19
Publication date: 2010-09-13
Also published as: WO2009123463A1; NO20081441L

Abstract

Hovedfunksjonen til oppfinnelsen er å fungere som en konstant momentsperre opp til et vist holdemoment. Dersom momentet i aksel overskrider oppfinnelsens holdemoment vil akselen kunne roteres. Holdemomentet virker i begge rotasjonsretninger for aksel.The main function of the invention is to function as a constant torque lock up to a certain holding torque. If the torque in the shaft exceeds the holding torque of the invention, the shaft can be rotated. The holding torque acts in both directions of rotation for the shaft.

Description

Oppfinnelsen angår en ny type momentsperre med konstant torsjonsmoment. The invention relates to a new type of torque lock with constant torque.

Fra den kjente teknikk skal det vises til GB 1 592 604 som beskriver en termostatisk clutch omfattende nålelager og tallerkenfjær, der disse ikke er plassert ved siden av hverandre. From the prior art, reference should be made to GB 1 592 604, which describes a thermostatic clutch comprising a needle bearing and a disc spring, where these are not placed next to each other.

Bakgrunnen for oppfinnelsen er behovet for ett sperrende moment for gir til ventil-aktuatorer der en ventil er bestykket med en fjær som sikrer lukkefunksjonen. Denne fjærkraft vill via aktuator bli overført til et rotasjonsmoment som må holdes igjen (sperres) for at ventilen skal kunne posisjoneres. Ventilene er normalt operert ved hjelp av en ROV (remote operated vehicle) som kun kan justere ventiler ved hjelp av ett rotasjonsmoment. Sperrefunksjonen for ventilen må derfor være inkludert i justeringsmekanisme. The background for the invention is the need for a locking torque for gears for valve actuators where a valve is equipped with a spring that ensures the closing function. This spring force will be transferred via the actuator to a rotational torque which must be retained (blocked) in order for the valve to be positioned. The valves are normally operated with the help of an ROV (remote operated vehicle) which can only adjust valves with the help of one rotational moment. The blocking function for the valve must therefore be included in the adjustment mechanism.

I følge oppfinnelsen oppnås dette formål ved en anordning som angitt i krav 1, og som har de karakteristiske trekk som angitt i den kjennetegnende del av kravet. According to the invention, this purpose is achieved by a device as stated in claim 1, which has the characteristic features as stated in the characterizing part of the claim.

Oppfinnelsen skal beskrives nærmere i det følgende under henvisning til tegningene, der figur 1 viser geometrien til oppfinnelsen i eksplodert fugleperspektiv, figur 2 viser tilbakeløpssperre gjennomskåret i et snitt på midten. The invention shall be described in more detail in the following with reference to the drawings, where Figure 1 shows the geometry of the invention in an exploded bird's eye view, Figure 2 shows the non-return valve cut through in a section in the middle.

Det sperrende momentet oppnås ved å benytte rullemotstand i aksiale nålelager (6) som er vekselvis koblet mot aksel (2) og hus (9) slik at summen av lagerfriksjon fra flere lagre bidrar til det samlede moment. Frikoblingen (3) fungerer ved at momentet blir kun aktivert ved en rotasjonsretning. Frikoblingen er en tilleggsfunksjon som ikke har betydning for oppfinnelsen. Det begrensende moment er mellom aksel (2) og utvendig hus (9) som er statisk låst fast i øvrig geometri. Teknisk sett er momentsperren en momentreduserer for torsjonsmoment som blir overført i aksel (2), og en momentbegrenser for moment som blir overført til utvendig hus (9) som vist i fig. 1. For applikasjonen er oppfinnelsen en momentsperre siden aksel (2) kun kan roteres dersom momentet overskrider holdemomentet til summen av lagerfriksjoner. The locking torque is achieved by using rolling resistance in axial needle bearings (6) which are alternately connected to shaft (2) and housing (9) so that the sum of bearing friction from several bearings contributes to the overall torque. The release (3) works in that the torque is only activated in one direction of rotation. The disconnection is an additional function that has no significance for the invention. The limiting moment is between the shaft (2) and the outer housing (9), which is statically locked in the other geometry. Technically speaking, the torque limiter is a torque reducer for torsional torque that is transmitted in the shaft (2), and a torque limiter for torque that is transmitted to the outer housing (9) as shown in fig. 1. For the application, the invention is a torque lock since shaft (2) can only be rotated if the torque exceeds the holding torque of the sum of bearing frictions.

Hovedfunksjonen til oppfinnelsen er å fungere som en konstant momentsperre opp til et vist holdemoment. Dersom momentet i aksel (2) overskrider oppfinnelsens holdemoment vil akselen kunne roteres. Holdemomentet virker i begge rotasjonsretninger for aksel (2). The main function of the invention is to act as a constant torque lock up to a certain holding torque. If the torque in shaft (2) exceeds the holding torque of the invention, the shaft can be rotated. The holding torque works in both directions of rotation for shaft (2).

Andre typer eksisterende momentsperrer med frikobling er normalt konstruert for å virke med et holdemoment som skal klare hele lasten (momentet) ved full belastning. I tillegg har disse mulighet for frikobling ved lav last. Et eksempel på dette er frikobling for hekkaggregat for båtmotorer og clutch for biler. Det sperrende momentet er for disse transmisjoner normal basert på en metall kon eller clutch lameller som blir strammet opp aksialt med det momentet de overfører. Til forskjell fra oppfinnelsen er ikke disse tekniske løsninger egnet til å holde et sluremoment/konstant moment over en lengre tidsperiode. Kontaktflater på kon eller lameller vil da bli degenerert og forringe holdefunksjon. Oppfinnelsen er konstruert for å kunne virke med et konstantmoment over en driftstid som overskrider alt av kjente tekniske løsninger. Ved at sperrefunksjonen er konstruert med friksjonen fra aksiale nålelager(e) vil levetiden på nålelagre være dimensjonerende for levetiden. Other types of existing torque arresters with release coupling are normally designed to operate with a holding torque that must handle the entire load (torque) at full load. In addition, these have the option of disconnection at low load. An example of this is the decoupling for the stern unit for boat engines and the clutch for cars. The locking torque is normal for these transmissions based on a metal cone or clutch plates that are tightened axially with the torque they transmit. In contrast to the invention, these technical solutions are not suitable for maintaining a slurring torque/constant torque over a longer period of time. Contact surfaces on the cone or slats will then become degenerated and impair the holding function. The invention is designed to be able to operate with a constant torque over an operating time that exceeds all known technical solutions. As the locking function is constructed with the friction from axial needle bearing(s), the lifetime of the needle bearings will determine the lifetime.

I en typisk utførelse av oppfinnelsen i en applikasjon vil den spesifikke funksjon være: In a typical implementation of the invention in an application, the specific function will be:

1. Ett eksternt rotasjonsmoment som skal sperres/holdes er koblet til aksel (1) 1. An external torque to be blocked/held is connected to shaft (1)

2. Dette momentet blir overført til aksel(2) via en frikobling (3). Denne frikoblingen virker ved at den låser (stivt forbundet) ved rotasjon en vei, og frikobler motsatt vei. 3. Dersom aksel (1) og aksel (2) er forbundet ved at frikoblingen er i lås vil momentet prøve og rotere aksel (2). 4. Aksel (2) er koblet til aksialnålelager med skiver som er låst til aksel med kilespor (10). 5. Den siden av aksialnålelagre (6) som ikke er koblet til aksel (2) er koblet til utvendig hus (9) med skiver som er låst til kilespor (11) i hus (9). 6. Aksialnålelagre er' forspente ved tallerkenfjærer(4) er forspent med strammemutter(8). 7. Når aksel (2) roterer vil lagrene som er koblet mot aksel (2) og utvendig hus(9) via skiver utøve et moment på aksel(2). Dermed vil aksel(l) være forbundet til hus med et konstant sperrende moment som er lik summen av lagerfriksjoner. 8. Det samlede moment kan til dels justeres ved å variere den forspente kraften i tallerkenfjærer. Antall lager er i hovedsak dimensjonerende for momentet med sin kapasitet (kraft). 2. This torque is transferred to axle (2) via a release coupling (3). This release works by locking (rigidly connected) one way when rotating, and releasing the opposite way. 3. If shaft (1) and shaft (2) are connected by the release being locked, the torque will try and rotate shaft (2). 4. Shaft (2) is connected to axial needle bearing with washers which are locked to shaft with keyway (10). 5. The side of the axial needle bearings (6) that is not connected to the shaft (2) is connected to the outer housing (9) with washers that are locked to keyways (11) in the housing (9). 6. Axial needle bearings are pre-tensioned by plate springs (4) are pre-tensioned by tightening nut (8). 7. When shaft (2) rotates, the bearings which are connected to shaft (2) and outer housing (9) via washers will exert a torque on shaft (2). Thus, the shaft (l) will be connected to the housing with a constant locking torque that is equal to the sum of the bearing frictions. 8. The total torque can be partly adjusted by varying the pre-stressed force in disc springs. The number of bearings mainly determines the torque with its capacity (power).

Claims

1. Torque lock for producing a constant locking rotational torque, characterized in that rotational torque acting on a shaft (2) is transferred to an external housing (9) with bearing friction in axial needle bearings (6) which are alternately connected to a shaft (2) with first washers (5) locked to the shaft (2) and second washers (7) locked to the housing (9) where the frictional force is obtained by applying a biasing force axially that acts over all needle bearings with plate springs (4) which are tightened with tightening nuts (8) .

2. Device according to claim 1, characterized by a release function so that the torque limitation only works in a specific direction of rotation as shown with release (3).

3. Device according to claim 1, characterized by a gear such that the locking torque is built into the gear and functions as a constant locking rotational torque to ensure a locking function for rotation in the case of an external executive torque which is placed on the gear and which is desired to be locked.

4. Device according to claim 1, characterized by a gear such that the locking torque is built into the gear and functions as a constant locking torque to ensure a locking function for rotation which is transmitted via a ball screw which activates an axial force acting on an external device where must be positioned axially.

5. Device according to claim 1, characterized by a gear such that the locking torque is built into the gear and functions as a constant locking torque to ensure locking function for rotation which is transmitted via a ball screw which activates an axial force which positions the opening of a valve.