WO2001090621A1 - Damping device for a safety drive of an actuating drive and a corresponding actuating drive - Google Patents

Damping device for a safety drive of an actuating drive and a corresponding actuating drive Download PDF

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WO2001090621A1
WO2001090621A1 PCT/AT2001/000155 AT0100155W WO0190621A1 WO 2001090621 A1 WO2001090621 A1 WO 2001090621A1 AT 0100155 W AT0100155 W AT 0100155W WO 0190621 A1 WO0190621 A1 WO 0190621A1
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damping device
damping
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motor
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Stephan Vasiljevic
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Schiebel Antriebstechnik Gesellschaft M.B.H.
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    • F16ENGINEERING ELEMENTS AND UNITS; GENERAL MEASURES FOR PRODUCING AND MAINTAINING EFFECTIVE FUNCTIONING OF MACHINES OR INSTALLATIONS; THERMAL INSULATION IN GENERAL
    • F16KVALVES; TAPS; COCKS; ACTUATING-FLOATS; DEVICES FOR VENTING OR AERATING
    • F16K31/00Actuating devices; Operating means; Releasing devices
    • F16K31/02Actuating devices; Operating means; Releasing devices electric; magnetic
    • F16K31/04Actuating devices; Operating means; Releasing devices electric; magnetic using a motor
    • F16K31/046Actuating devices; Operating means; Releasing devices electric; magnetic using a motor with electric means, e.g. electric switches, to control the motor or to control a clutch between the valve and the motor

Definitions

  • the invention relates to a damping device for a safety drive of an actuator for a valve or the like.
  • Actuator wherein the safety drive can be activated in the event of a malfunction, in the event of a power failure, to position the actuator in a predetermined safety position with damping by the damping device, which damping device has an energy converter.
  • the safety drive 13 drives the permanently excited motor / generator 5 via the conversion 24, so that it acts as a generator and outputs a voltage to the load 28 via the rectifier 27.
  • An electromechanical brake 29, which is also shown in FIG. 3 and which can be used in normal operation to determine the position of the motor / generator 5 and thus to fix a valve setting, is also deenergized in this fault and thus has no function.
  • the controllable load 28 is assigned a control circuit 30, which is supplied with a DC voltage via its own voltage supply circuit 31, which is connected to the output of the rectifier 27. Furthermore, the control circuit 30 has an input 32 for parameterization and an input 33 for an external damping characteristic specification.
  • the control circuit 30 can be implemented, for example, by a microcomputer ( ⁇ C), which has its own memory to store the entered damping parameters and thus according to the set values, depending on the valve to which the actuator is assigned, and also depending on the actuator or its spring actuator 14 and on the motor / generator parameters Control energy destruction in the load 28.
  • ⁇ C microcomputer

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  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • General Engineering & Computer Science (AREA)
  • Mechanical Engineering (AREA)
  • Stopping Of Electric Motors (AREA)

Abstract

The invention relates to a damping device (35) for a safety drive (13) of an actuating drive (1) for an armature or similar actuator, whereby the safety drive (13) can be activated in the event of a malfunction or during a power failure for positioning the actuator in a predetermined safety position with damping effected by the damping device (35). Said damping device (35) has an energy converter, whereby the energy converter comprises an electric generator (5), which is connected to the safety drive (13) and which converts kinetic energy into electrical energy, and comprises an electric load resistor (28) that is connected to the generator (5).

Description

Dämpfungseinrichtung für einen Sicherheitsantrieb eines Stellantriebs sowie Stellantrieb Damping device for a safety drive of an actuator and actuator
Die Erfindung betrifft eine Dämpfungseinrichtung für einen Sicherheitsantrieb eines Stellantriebs für eine Armatur oder dergl . Stellglied, wobei der Sicherheitsantrieb in einem Störfall, bei einem Energieausfall, zur Stellung des Stellgliedes in eine vorgegebene Sicherheitsstellung unter Dämpfung durch die Dämpfungseinrichtung aktivierbar ist, welche Dämpfungseinrichtung einen Energiewandler aufweist.The invention relates to a damping device for a safety drive of an actuator for a valve or the like. Actuator, wherein the safety drive can be activated in the event of a malfunction, in the event of a power failure, to position the actuator in a predetermined safety position with damping by the damping device, which damping device has an energy converter.
Stellantriebe, insbesondere elektrische Stellantriebe, gegebenenfalls aber auch hydraulische oder pneumatische Stellantriebe, dienen beispielsweise zur Betätigung von Armaturen, wie Schiebern, Klappen oder dergl. Steuerorganen in Medienleitungen, etwa im Bereich von Kraftwerken, Raffinerien, in der Papier- und Zellstoffindustrie, Abwasserreinigung usw. . Diese Stellantriebe- können dabei als Schubantriebe, Schwenkantriebe oder Drehantriebe ausgeführt sein und enthalten einen elektrischen Motor, dessen Drehbewegung über Getriebeeinrichtungen in eine gewünschte Stellbewegung (z.B. geradlinige Antriebsbewegung, Schwenkbewegung oder Drehbewegung) umgesetzt wird. Zusätzlich ist in derartigen Stellantrieben ein Sicherheitsantrieb mit einem mechanischen Energiespeicher (z.B. in Form von Federn, wie insbesondere Tellerfedernpaketen, gegebenenfalls aber auch z.B. in Form von Fallgewichten) eingebaut, um im Falle einer Störung, wenn die Antriebskraft des Motors bzw. dessen Haltekraft (oder aber die Haltekraft einer zugeordneten elektrischen Bremseinheit) ausfällt, das Stellglied in eine vorgegebene Sicherheitsstellung (z.B. "offen" oder aber "geschlossen") zu überführen. Dies würde ohne Dämpfung mehr oder weniger schlagartig geschehen, . was unter anderem zu einem starken Rückschlag beim Auftreten des bewegten Teils auf einen Anschlag, z.B. eines Ventilkörpers auf einen Ventilsitz, führt. Um ein derartiges "Explodieren" der Stellgeschwindigkeit bzw. exorbitant hohe. Drehzahlen im Sicherheitsfall (sog. "Fail-Safe"-Fall) bei geringen Momenten zu verhindern, werden Dämpfungseinrichtungen vorgesehen, die derzeit regelmäßig durch oldämpfer mit Geschwindigkeits-proportionaler Dämpfungscharakteristik realisiert werden. Derartige Oldämpfer sind jedoch nicht nur relativ aufwendig in der Herstellung und Wartung, sie ermöglichen auch nur in äußerst geringem Maße die Erzielung spe- zieller Dämpfungskennlinien, wie sie vielfach erwünscht wären.Actuators, in particular electrical actuators, but possibly also hydraulic or pneumatic actuators, are used, for example, to actuate fittings, such as slides, flaps or the like. Control elements in media lines, for example in the area of power plants, refineries, in the paper and cellulose industry, wastewater treatment, etc. , These actuators can be designed as linear actuators, swivel drives or rotary drives and contain an electric motor, the rotary movement of which is converted into a desired actuating movement (eg rectilinear drive movement, swivel movement or rotary movement) via gear devices. In addition, a safety drive with a mechanical energy store (e.g. in the form of springs, such as in particular disc spring assemblies, but possibly also in the form of drop weights, for example) is installed in such actuators, so that in the event of a malfunction, if the driving force of the motor or its holding force (or but the holding force of an assigned electric brake unit) fails to move the actuator into a predetermined safety position (eg "open" or "closed"). This would happen more or less abruptly without damping. which, among other things, leads to a strong setback when the moving part hits a stop, for example a valve body on a valve seat. Such an "exploding" of the actuating speed or exorbitantly high. In order to prevent speeds in the event of safety (so-called "fail-safe" case) at low moments, damping devices are provided which are currently regularly implemented by old dampers with speed-proportional damping characteristics. However, such old dampers are not only relatively complex to manufacture and maintain, they also enable the achievement to a very limited extent only damping characteristics as would be desired in many cases.
Eine Aufgabe der Erfindung ist es daher, eine Dämpfungseinrichtung wie eingangs angegeben vorzusehen, die konstruktiv einfach und platzsparend sowie wartungsfreundlich ist, und die die Festlegung der verschiedensten Dämpfungscharakteristika im Hinblick auf eine individuelle Adaptierung der Dämpfung für den jeweiligen Stellantrieb ermöglicht.It is therefore an object of the invention to provide a damping device as stated at the outset, which is structurally simple and space-saving and is easy to maintain, and which enables a wide variety of damping characteristics to be defined with regard to an individual adaptation of the damping for the respective actuator.
Die erfindungsgemäße Dämpf ngseinrichtung der eingangs angeführten Art ist dadurch gekennzeichnet, dass der Energiewandler einen mit dem Sicherheitsantrieb verbundenen elektrischen Generator zur Umwandlung von Bewegungsenergie in elektrische Energie und eine mit dem Generator verbundene elektrische Last aufweist.The damping device according to the invention of the type mentioned is characterized in that the energy converter has an electrical generator connected to the safety drive for converting kinetic energy into electrical energy and an electrical load connected to the generator.
Anders als bei den bekannten Öldämpfern, wo Bewegungsenergie mit Hilfe von Verdrängern und Drosseln "vernichtet" wird, d.h. in Wärmeenergie umgewandelt wird, wird beim vorliegenden Konzept ein elektronischer Dämpfer realisiert, bei dem vom Generator, der vom Sicherheitsantrieb im Störfall angetrieben wird, ein elektrischer Strom erzeugt, der einer elektrischen Last zugeführt wird, wo zur Dämpfung beispielsweise eine Wärmeverlust-Leistung produziert oder die zugeführte elektrische Energie in sonstiger Weise verwertet, gegebenenfalls gespeichert, wird, wobei der Generator gebremst wird. Dabei kann durch entsprechende Auslegung der elektrischen Last auf einfache Weise eine spezielle Dämpfungscharakteristik erzielt werden, und die Ausbildung dieses elektronischen Dämpfers insgesamt ist vergleichsweise einfach, sauber und platzsparend. An sich kann hier ein eigener Generator eingesetzt werden, für eine zusätzliche Vereinfachung wird jedoch ein Motor/Generator mit Permanenterregung oder mit Selbsterregung verwendet, der zugleich den Motor für den elektrischen Stellantrieb bildet. Dadurch wird eine weitere Platzeinsparung erzielt, da der Motor/Generator an sich bereits für den Stellantrieb benötigt wird, und als zusätzliche Komponenten für die Dämpfungseinrichtung nur mehr elektronische Komponenten erforderlich sind, welche mit geringstem Aufwand im jeweiligen Stellantrieb integriert werden können.Unlike the known oil dampers, where kinetic energy is "destroyed" with the help of displacers and throttles, i.e. is converted into heat energy, in the present concept an electronic damper is realized, in which the generator, which is driven by the safety drive in the event of a fault, generates an electrical current which is fed to an electrical load, where, for example, a heat loss output is produced for damping or the supplied electrical energy is used in some other way, possibly stored, with the generator being braked. A special damping characteristic can be achieved in a simple manner by appropriate design of the electrical load, and the overall design of this electronic damper is comparatively simple, clean and space-saving. A generator of its own can be used here, but for additional simplification, a motor / generator with permanent excitation or with self-excitation is used, which at the same time forms the motor for the electric actuator. This results in a further saving of space, since the motor / generator itself is already required for the actuator, and only additional electronic components are required as additional components for the damping device, which can be integrated into the respective actuator with the least effort.
Ein wesentlicher Vorteil des vorliegenden elektronischen Dämpfers ist auch, dass im Vergleich zu Öldämpfern größere Einstellbereiche erzielbar sind, wobei insbesondere die Dauer der Stellzeit im Störfall (die sog. fail-safe-Zeit) lange sein kann; lange Verstellzeiten sind hingegen bei Öldämpfern kritisch bzw. nicht möglich. Andererseits kann es bei einem zu schnellen Schließen in Leitungen zu sog. Wasserschlag-Effekten kommen.A major advantage of the present electronic damper is that larger setting ranges can be achieved compared to oil dampers, in particular the duration of the actuating time in the event of a fault (the so-called fail-safe time) can be long; long adjustment times, on the other hand, are critical with oil dampers or not possible. On the other hand, if the lines are closed too quickly, water hammer effects can occur.
Aus schaltungstechnischen Gründen sowie aus Gründen einer einfachen Dämpfungseinstellung ist es weiters vorteilhaft, wenn die elektrische Last vom Generator über eine Gleichrichterschaltung gespeist wird. Dabei kann die Gleichrichterschaltung je nach Ausbildung des Generators mit einem einfachen Gleichrichter, mit einem Zweiweg-Gleichrichter oder aber auch, im Fall eines Dreiphasen-Systems, mit sechs Gleichrichtern ausgebildet sein.For reasons of circuit technology and for reasons of simple damping adjustment, it is also advantageous if the electrical load is fed by the generator via a rectifier circuit. Depending on the design of the generator, the rectifier circuit can be designed with a simple rectifier, with a two-way rectifier or, in the case of a three-phase system, with six rectifiers.
Zum Einstellen der Dämpfung je nach Anwendungsfall könnte an sich jeweils eine passende elektrische Last in der Dämpfungseinrichtung angebracht werden. Im Hinblick auf einen einfachen, einen nachträglichen Einbau der elektrischen Last erübrigenden Aufbau der Dämpfungseinrichtung ist es jedoch vorteilhaft, wenn die elektrische Last einstellbar ist. Im einfachsten Fall wäre zur Einstellung der elektrischen Last hinsichtlich Wärmeverlustleistung beispielsweise ein Potentiometer möglich. Um jedoch für die spezifische Einstellung der jeweiligen Dämpfung weitere Möglichkeiten zu haben, ist es von besonderem Vorteil, wenn der elektrischen Last ein Dämpfungs-Steuerkreis mit Einstellelementen zugeordnet ist. Dabei ist es zur Erzielung eines einfachen Schutzes für den Generator zweckmäßig, wenn der Steuerkreis ein Strombegrenzer-Einstellelement aufweist. (Das Drehmoment des Generators ist eine Funktion des Stromes.) Zur Stabilisierung der Drehzahl (die proportional zur Spannung ist) kann ein spannungsabhängiges Einstellelement, z.B. eine Zenerdiode, vorgesehen werden. Weiters kann, um die Dämpfung erst ab einer bestimmten Drehzahl wirksam werden zu lassen, mit Vorteil vorgesehen werden, dass der Steuerkreis ein Dämpfungsbeginn-Einstellelement, beispielsweise ein Anfangsspannungs-Einstellpotentiometer in einer Vergleichsschaltung aufweist. Dabei macht man sich den Umstand zu Nutze, dass die vom Generator abgegebene Spannung eine lineare Funktion der Drehzahl ist.To adjust the damping depending on the application, a suitable electrical load could be attached to the damping device. With regard to a simple structure of the damping device which makes subsequent installation of the electrical load unnecessary, however, it is advantageous if the electrical load can be set. In the simplest case, a potentiometer would be possible, for example, to adjust the electrical load with regard to heat loss. However, in order to have further options for the specific setting of the respective damping, it is particularly advantageous if a damping control circuit with adjusting elements is assigned to the electrical load. To achieve simple protection for the generator, it is expedient if the control circuit has a current limiter setting element. (The torque of the generator is a function of the current.) To stabilize the speed (which is proportional to the voltage), a voltage-dependent setting element, e.g. a Zener diode can be provided. Furthermore, in order to allow the damping to take effect only from a certain speed, it can advantageously be provided that the control circuit has a damping start setting element, for example an initial voltage setting potentiometer in a comparison circuit. This takes advantage of the fact that the voltage output by the generator is a linear function of the speed.
Um die Geschwindigkeit, mit der die Dämpfung der vorliegenden Dämpfungseinrichtung wirksam wird, je nach Anwendungsfall einfach einstellen zu können, ist es günstig, wenn der Steuerkreis ein Einstellelement zur Einstellung der Steigung einer Dämpfungs-Kennlinie aufweist. Bei einer flachen Steigung erfolgt eine sanfte Dämpfung, bei einer steilen Kennlinie ist die Dämpfung "hart" . Die Dämpfungseinrichtung mit den vorstehenden Einstellelementen kann ohne weiters mit herkömmlichen Schaltungskomponenten, insbesondere mit Potentiometern und Operationsverstärkern, aufgebaut werden. Für eine besonders wirksame Einstellung und Steuerung der Dämpfung, wobei auch automatisch Informationen über den Generator bzw. Motor/Generator verarbeitet werden, ist es von Vorteil, wenn der Steuerkreis durch einen Mikrocomputer mit zumindest einem Parametrierungs-Eingang gebildet ist. Mit einem derartigen Mikrocomputer kann über dessen Eingang je nach Stellantrieb und Armatur eine entsprechende Parametrierung vorgenommen werden, wobei die so eingegebenen Einstellwerte oder Parameter im Speicher des Mikrocomputers abgespeichert werden. Diese Parametrierung kann dabei den Beginn der Dämpfung, die Steigung der Dämpfungskennlinie sowie den Wert, bei dem die Drehzahl-Stabilisierung erfolgt, abhängig vom verwendeten Generator beinhalten. Zusätzlich können wie erwähnt automatisch Generator-Daten bzw. Motor/Generator-Daten verwendet werden, wobei es insbesondere vorteilhaft ist, wenn der Mikrocomputer als Subsystem an einen, Motor-spezifische Daten liefernden Masterelektronikkreis angeschlossen ist. Ein derartiger Masterelektronikkreis ist regelmäßig vorhanden und dem elektrischen Motor des Stellantriebs zu dessen Ansteuerung im Normalbetrieb zugeordnet.In order to be able to easily set the speed at which the damping of the present damping device takes effect, depending on the application, it is expedient if the control circuit has an adjusting element for setting the slope of a damping characteristic. With a flat incline there is gentle damping, with a steep characteristic the damping is "hard". The damping device with the above setting elements can easily be constructed with conventional circuit components, in particular with potentiometers and operational amplifiers. For a particularly effective setting and control of the damping, wherein information about the generator or motor / generator is also automatically processed, it is advantageous if the control circuit is formed by a microcomputer with at least one parameterization input. With such a microcomputer, depending on the actuator and fitting, appropriate parameterization can be carried out via its input, the setting values or parameters thus entered being stored in the memory of the microcomputer. This parameterization can include the beginning of the damping, the slope of the damping characteristic and the value at which the speed is stabilized, depending on the generator used. In addition, as mentioned, generator data or motor / generator data can be used automatically, it being particularly advantageous if the microcomputer is connected as a subsystem to a master electronic circuit that supplies motor-specific data. Such a master electronic circuit is regularly present and assigned to the electric motor of the actuator for actuating it in normal operation.
Bei den vorbeschriebenen Dämpfungseinrichtungen kann somit in der Praxis immer eine bestimmte Dämpfung erreicht werden, indem ein bestimmter Strom vom Generator gezogen und in der elektrischen Last verwertet bzw. durch Umwandlung in Wärmeenergie vernichtet wird.With the above-described damping devices, a certain damping can thus always be achieved in practice by drawing a certain current from the generator and utilizing it in the electrical load or destroying it by conversion into thermal energy.
Eine besonders einfache Dämpfungsschaltung, allerdings mit bloß beschränkten Einstellmöglichkeiten, kann erzielt werden, wenn die elektrische Last durch zumindest eine Zenerdiode gebildet ist. Eine derartige Zenerdiode beschränkt die Spannung nach oben, und es kann so beispielsweise festgelegt werden, dass bis zu einer Spannung von angenommen 120 Volt keine Dämpfung erfolgt und ab dieser Spannung, der Zenerspannung der Zenerdiode, ein sehr starker Dämpfungseffekt und somit eine Drehzahl-Stabilisierung erfolgt .A particularly simple damping circuit, albeit with only limited setting options, can be achieved if the electrical load is formed by at least one Zener diode. Such a Zener diode limits the voltage upwards, and it can be determined, for example, that no damping takes place up to a voltage of, say, 120 volts, and from this voltage, the Zener voltage of the Zener diode, there is a very strong damping effect and thus speed stabilization ,
Die Erfindung betrifft auch einen Stellantrieb mit einer Dämpfungseinric tung wie vorstehend angegeben, wobei die im Stellantrieb vorhandenen Getriebeelemente nicht-selbsthemmend sind. Weiters ist es im Falle, dass der Generator der Dämpfungs- einrichtung durch den Motor/Generator des elektrischen Stellantriebs selbst gebildet ist, d.h. durch einen Motor mit Selbstoder Permanenterregung, von besonderem Vorteil, wenn der Motor/Generator über einen elektrisch betätigten Umschalter im Normalbetrieb mit einem Motorsteuerkreis und im Störfall, bei Energieausfall, mit der elektrischen Last verbunden ist. Der Umschalter kann dabei ein Relais oder Schütz sein, wobei in der Ruheposition die Verbindung vom Motor/Generator zur elektrischen Last hergestellt wird. Im Fall eines Stromflusses wird der Umschalter in seine Arbeitsstellung gebracht, in der der Motor/Generator an den Motorsteuerkreis, z.B. mit einem Frequenzumsetzer, angeschaltet ist.The invention also relates to an actuator with a Dämpfungseinric device as indicated above, the transmission elements present in the actuator being non-self-locking. It is also the case that the generator of the damping device is formed by the motor / generator of the electric actuator itself, i.e. by a motor with self or permanent excitation, of particular advantage if the motor / generator via an electrically operated changeover switch in normal operation with a motor control circuit and in the event of a fault, in the event of a power failure, with the electrical Load is connected. The changeover switch can be a relay or contactor, with the connection from the motor / generator to the electrical load being established in the rest position. In the event of a current flow, the changeover switch is brought into its working position in which the motor / generator is connected to the motor control circuit, for example with a frequency converter.
Die Erfindung wird nachstehend anhand von in der Zeichnung veranschaulichten bevorzugten Ausführungsbeispielen, auf die sie jedoch nicht beschränkt sein soll, noch weiter erläutert. Es zeigen:The invention is further explained below on the basis of preferred exemplary embodiments illustrated in the drawing, to which, however, it should not be limited. Show it:
Fig.l schematisch einen elektrischen Spindelantrieb mit linear bewegter Spindel zur Betätigung einer nicht näher dargestellten Armatur;Fig.l schematically an electric spindle drive with a linearly moving spindle for actuating a valve, not shown;
Fig.lA einen Teil dieses Spindelantriebs im Axialschnitt und in größerem Maßstab;Fig.la part of this spindle drive in axial section and on a larger scale;
Fig.2 in einer schematischen Darstellung einen Spindelantrieb mit einer 90°-Stellbewegung;2 shows a schematic representation of a spindle drive with a 90 ° positioning movement;
Fig.3 ein Blockschaltbild einer elektronischen Dämpfungseinrichtung für den Stellantrieb von Fig.l oder Fig.2;3 shows a block diagram of an electronic damping device for the actuator of Fig.l or Fig.2;
Fig.4 ein Detail-Schaltbild der Gleichrichterschaltung dieser Dämpfungseinrichtung;4 shows a detailed circuit diagram of the rectifier circuit of this damping device;
Fig.5 ein detaillierteres Schaltbild der Spannungsversor- gungs-Schaltung zur Eigenversorgung der Dämpfungseinrichtung;5 shows a more detailed circuit diagram of the voltage supply circuit for self-supplying the damping device;
Fig.6 ein detaillierteres Schaltbild eines mit diskreten Bauelementen aufgebauten Steuerkreises einer solchen Dämpfungseinrichtung;6 shows a more detailed circuit diagram of a control circuit of such a damping device constructed with discrete components;
Fig.7 eine typische Dämpfungs-Kennlinie; und7 shows a typical damping characteristic; and
Fig.8 ein Schaltbild einer einfachen elektronischen Dämpfungseinrichtung für einen Stellantrieb gemäß Fig.l oder 2.8 shows a circuit diagram of a simple electronic damping device for an actuator according to FIG. 1 or 2.
In Fig.l und 1A ist ein elektrischer Stellantrieb 1 in Form eines Schubantriebs gezeigt, welcher über einen Armaturen-An- schlussflansch 2 an einem Gehäuse einer Armatur (nicht gezeigt) befestigt wird. Dieser Anschluεsflansch 2 ist mit einem "Linear"- Gehäuse 3 fest verbunden, mit dem ein seitlich abstehendes Ge- häuse 4 fest verbunden ist, das einen Antriebsmotor 5 samt zugehöriger Motorbremse und Dämpfungseinrichtung aufnimmt. Dieser Motor 5 treibt über eine nicht-selbsthe mend ausgeführte Motorschnecke 6 und ein Überlagerungs-Getriebe (nicht-selbsthemmendes Planetengetriebe) 7 eine ebenfalls nicht-selbsthemmend ausgeführte Planeten-Rollenspindel 8 an, die eine Spindelmutter 9 axial durchsetzt. Für die Spindel 8 ist weiters eine Axiallagerung 10 vorgesehen.FIGS. 1 and 1A show an electric actuator 1 in the form of a linear actuator, which is fastened to a housing of a valve (not shown) via a valve connection flange 2. This connection flange 2 is firmly connected to a "linear" housing 3, with which a laterally projecting housing housing 4 is firmly connected, which receives a drive motor 5 together with the associated motor brake and damping device. This motor 5 drives a non-self-running motor worm 6 and a superposition gear (non-self-locking planetary gear) 7 also a non-self-locking planetary roller spindle 8, which passes through a spindle nut 9 axially. An axial bearing 10 is also provided for the spindle 8.
Die Spindelmutter 9 ist, wie mit einem Doppelpfeil in Fig.l ersichtlich, linear bewegbar, und sie ist gegenüber dem Gehäuse 3 verdrehgesichert. An die Spindelmutter 9 ist unterseitig ein Schubrohr 11 angeschlossen, welches mit einem Spindelanschluss 12 zur Verbindung mit der Spindel der Armatur (nicht gezeigt) versehen ist. Dieses Schubrohr 11 ist außen von einem mechanischen Sicherheitsantrieb 13 umgeben, welcher beispielsweise mit einem Tellerfedernpaket 14 als mechanischer Energiespeicher ausgebildet ist, wobei sich dieses Tellerfedernpaket 14 im gezeigten Ausführungsbeispiel einerseits am Gehäuse 3, nämlich gemäß Fig.lA am Armaturen-Anschlussflansch 2, und andererseits an einem mit der Spindelmutter 9 verbundenen Teil (gemäß Fig.lA mit einer Druckplatte 15 am Schubrohr 11) abstützt; bei der in Fig.lA gezeigten Ausführungsform ist die Sicherheitsstellung die Offenstellung der Armatur, wobei das Tellerfedernpaket die Spindelmutter 9 nach oben drückt; wenn die "Fail-Safe"-Stellung die Schließposition ist, wäre die Druckplatte 15 im unteren Endbereich des Schubrohres 11 anzubringen, und das Tellerfedernpaket 14 würde sich mit dem anderen, oberen Ende am oberen Gehäuseflansch 2' abstützen. In beiden Fällen kann dadurch die Kraft vom Tellerfedernpaket 14 über die Druckplatte 15 und das Schubrohr 11 auf die Spindelmutter 9 - entweder nach oben oder nach unten - übertragen werden. Das Tellerfedernpaket 14 ist gemäß Fig.lA in einem Federntopf 16 untergebracht. Unterhalb des Anschlussflansches 2 ist ein mechanischer Endanschlag 17 am Schubrohr 11 befestigt, wobei das Schubrohr 11 mit diesem Endanschlag 17 am Anschlussflansch 2 unterseitig zur Anlage kommt, wenn sich die Spindelmutter 9 in ihrer obersten Position befindet (s. die Darstellung in Fig.lA entsprechend einer Offen-Position) .The spindle nut 9 is, as can be seen with a double arrow in Fig.l, linearly movable, and it is secured against rotation with respect to the housing 3. On the underside of the spindle nut 9, a push tube 11 is connected, which is provided with a spindle connection 12 for connection to the spindle of the valve (not shown). This push tube 11 is surrounded on the outside by a mechanical safety drive 13, which is designed, for example, with a plate spring package 14 as a mechanical energy store, this plate spring package 14 in the exemplary embodiment shown being located on the one hand on the housing 3, namely, according to FIG. 1A on the fitting connecting flange 2, and on the other hand supported on a part connected to the spindle nut 9 (according to FIG. 1A with a pressure plate 15 on the push tube 11); in the embodiment shown in FIG. 1A, the safety position is the open position of the fitting, the disk spring assembly pushing the spindle nut 9 upwards; if the "fail-safe" position is the closed position, the pressure plate 15 would have to be attached in the lower end region of the push tube 11, and the plate spring package 14 would be supported with the other, upper end on the upper housing flange 2 '. In both cases, the force can be transmitted from the disk spring assembly 14 via the pressure plate 15 and the push tube 11 to the spindle nut 9 - either upwards or downwards. The plate spring package 14 is accommodated in a spring cup 16 according to FIG. 1A. A mechanical end stop 17 is fastened to the push tube 11 below the connecting flange 2, the push tube 11 coming into abutment on the underside with this end stop 17 when the spindle nut 9 is in its uppermost position (see the illustration in FIG. 1A accordingly an open position).
Beim vorliegenden Stellantrieb 1 gemäß Fig.l und 1A ist somit die Sicherheitsstellung für die Armatur die Offen-Stellung, in der die Spindelmutter 9 mit dem Schubrohr 11 die in Fig.lA ersichtliche obere Position einnimmt, in die sie vom Tellerfedernpaket 14 gedrückt wird, wenn vom Motor 5 - im Störfall, aufgrund eines Energieausfalls - keine Gegenkraft in Richtung Schließen der Armatur aufgebracht wird und auch keine Haltekraft wirksam ist. Wesentlich ist dabei, dass alle angesprochenen Getriebeelemente 6, 7, 8, 9 nicht-selbsthemmend ausgeführt sind, so dass' die Kraft des Tellerfedernpakets 14 in Aufwärtsrichtung zur Aufwärtsbewegung des Schubrohres 11 führen kann. Bei dieser Si- cherheits-Aufwärtsbewegung wird auch der Motor 5 über die Motorschnecke 6 drehend angetrieben, wobei dieser Motor 5, der beispielsweise ein permanenterregter Motor (oder ein Motor mit Selbsterregung) ist, als Generator betrieben wird, wie nachstehend noch näher anhand der Fig.3 ausgeführt werden wird.In the present actuator 1 according to Fig.l and 1A, the safety position for the valve is the open position, in which the spindle nut 9 with the push tube 11 in Fig.lA. apparent upper position in which it is pressed by the plate spring assembly 14 when the motor 5 - in the event of a fault, due to a power failure - no counterforce is applied in the direction of closing the valve and no holding force is effective. It is essential that all of the gear elements 6, 7, 8, 9 mentioned are non-self-locking, so that ' the force of the plate spring assembly 14 in the upward direction can lead to the upward movement of the push tube 11. During this safety upward movement, the motor 5 is also driven to rotate via the motor worm 6, this motor 5, which is, for example, a permanently excited motor (or a motor with self-excitation) being operated as a generator, as will be explained in more detail below with reference to FIG .3 will be executed.
Der Vollständigkeit halber ist in Fig.l weiters noch ein aus Sicherheitsgründen vorzusehendes Handrad 18 zur händischen Betätigung der nicht gezeigten Armatur dargestellt; dieses Handrad 18 ist über eine Art Freilaufeinrichtung (Lastmomentsperre) 19 mit der Sonnenrad-Welle des Planetengetriebes 7 verbunden, wobei im Normalbetrieb, wenn der Motor 5 läuft, das Handrad 18 nicht angetrieben wird'. Wenn jedoch händisch das Handrad 18 verdreht wird, kuppelt die Lastmomentsperre 19 das Handrad 18 mit der Sonnenrad-Welle 20.For the sake of completeness, FIG. 1 also shows a handwheel 18 to be provided for safety reasons for manual actuation of the valve (not shown); this handwheel 18 is connected via a type of freewheel device (load torque lock) 19 to the sun gear shaft of the planetary gear 7, the handwheel 18 not being driven in normal operation when the motor 5 is running ' . However, if the handwheel 18 is turned by hand, the load torque lock 19 couples the handwheel 18 to the sun gear shaft 20.
Schließlich ist in Fig.l noch schematisch im Bereich des elektronischen bzw. elektrischen Teils, mit dem Motor 5 samt Bremse und Dämpfungseinrichtung, eine Benutzer-Schnittstelle 21 veranschaulicht, über die elektronisch Einstellungen für den Motor 5. sowie für die Dämpfungseinrichtung vorgenommen werden können.Finally, a user interface 21 is illustrated schematically in FIG. 1 in the area of the electronic or electrical part, with the motor 5 including the brake and damping device, via the electronic settings for the motor 5 . and can be made for the damping device.
In Fig.2 ist ein etwas modifizierter elektrischer Stellantrieb 1 mit einer 90°-Fail-Safe-Einrichtung gezeigt; dabei sind Teile entsprechend solchen, wie sie auch in der Ausführung gemäß Fig.l und 1A vorhanden sind, mit denselben Bezugszeichen versehen, und eine neuerliche Erläuterung dieser Teile, soweit sie gleich sind und gleich wirken, kann sich nachfolgend erübrigen. Es wird daher im Folgenden nur auf die Unterschiede in der Bauweise dieses Stellantriebs 1 gemäß Fig.2 im Vergleich zu jenen gemäß Fig.l und 1A eingegangen.2 shows a somewhat modified electric actuator 1 with a 90 ° fail-safe device; parts corresponding to those that are also present in the embodiment according to FIGS. 1 and 1A are provided with the same reference numerals, and a new explanation of these parts, insofar as they are the same and have the same effect, may be omitted below. Therefore, only the differences in the construction of this actuator 1 according to FIG. 2 compared to those according to FIGS. 1 and 1A will be discussed in the following.
Beim Stellantrieb 1 gemäß Fig.2 treibt die Spindelmutter 9 über ein Abwicklungsgetriebe 22, welches eine Umsetzung auf eine 90°-Bewegung realisiert, und über eine Kupplung eine Armaturen- welle 23 an, die in einem Gehäuseteil mit einem Armaturen-An- schlussflansch 2' an einem hier als 90°-Gehäuse 3' ausgeführten Hauptgehäuse gelagert ist. Auch hier sind alle Getriebeelemente 6, 7, 8, 9, 22 nicht-selbsthemmend, damit im Störfall die vom Tellerfedernpaket 14 auf die Spindelmutter 9 ausgeübte Kraft zum einen die Armaturenwelle 23 drehend antreiben kann und zum anderen auch den permanenterregten Motor 5 antreiben kann, um diesen als, Generator wirken zu lassen.In the actuator 1 according to FIG. 2, the spindle nut 9 drives via an unwinding gear 22, which implements a conversion to a 90 ° movement, and via a coupling, a valve shaft 23, which is mounted in a housing part with a valve connection flange 2 'on a main housing, which is designed here as a 90 ° housing 3'. Here, too, all gear elements 6, 7, 8, 9, 22 are not self-locking, so that in the event of a malfunction the force exerted by the plate spring assembly 14 on the spindle nut 9 can on the one hand drive the valve shaft 23 in a rotating manner and on the other hand can also drive the permanently excited motor 5, to make it act as a generator.
Um hierbei eine Dämpfung der Sicherheitsantriebs-Bewegung zu erreichen, ist eine elektronische Dämpfungseinrichtung in Verbindung mit dem Motor/Generator 5 vorgesehen, wobei das Prinzip dieser Dämpfungseinrichtung in Fig.3 veranschaulicht ist.In order to achieve damping of the safety drive movement, an electronic damping device is provided in connection with the motor / generator 5, the principle of this damping device being illustrated in FIG. 3.
Wie aus Fig.3 ersichtlich, treibt das Tellerfedernpaket 14 oder allgemein der Sicherheitsantrieb 13 über die in Fig.3 in allgemeiner Form mit 24 bezeichnete mechanische Umsetzung (vgl. die Elemente 6 bis 9 in Fig.l und 2) den Motor/Generator 5 an, wenn ein Störfall auftritt, in dem die den elektrischen Stellantrieb 1 (Fig.l und 2) antreibende elektrische Energie ausfällt. Bei einem derartigen Energieausfall wird ein den Motor/Generator 5 zugeordneter Umschalter 25 aus seiner in Fig.3 strichliert dargestellten Arbeitsstellung, in der der Motor/Generator 5 an eine Motorsteuerung mit Frequenzumformer, in Fig.3 bei 26 gezeigt, angeschlossen ist, in seine Ruhestellung gebracht, in der über einen Gleichrichter 27 eine Verbindung zu einer steuerbaren elektrischen Last 28 hergestellt wird. In diesem Energieausfall- Betrieb treibt der Sicherheitsantrieb 13 über die Umsetzung 24 den permanenterregten Motor/Generator 5 an, so dass dieser als Generator wirkt und eine Spannung über den Gleichrichter 27 an die Last 28 abgibt. Eine in Fig.3 weiters gezeigte elektromecha- nische Bremse 29, die im Normalbetrieb zum Feststellen der Position des Motor/Generators 5 und damit zum Fixieren einer Armaturen-Einstellung verwendet werden kann, ist in diesem Störfall ebenso ström- und damit funktionslos.As can be seen from FIG. 3, the plate spring package 14 or generally the safety drive 13 drives the motor / generator 5 via the mechanical implementation designated in general in FIG. 3 by 24 (cf. elements 6 to 9 in FIGS. 1 and 2) on when a fault occurs in which the electrical actuator 1 (Fig.l and 2) driving electrical energy fails. In the event of such a power failure, a switch 25 assigned to the motor / generator 5 is moved from its working position shown in broken lines in FIG. 3, in which the motor / generator 5 is connected to a motor controller with frequency converter, shown at 26 in FIG Rested in which a rectifier 27 connects to a controllable electrical load 28. In this power failure mode, the safety drive 13 drives the permanently excited motor / generator 5 via the conversion 24, so that it acts as a generator and outputs a voltage to the load 28 via the rectifier 27. An electromechanical brake 29, which is also shown in FIG. 3 and which can be used in normal operation to determine the position of the motor / generator 5 and thus to fix a valve setting, is also deenergized in this fault and thus has no function.
Der steuerbaren Last 28 ist ein Steuerkreis 30 zugeordnet, welcher über einen eigenen Spannungsversorgungskreis 31, der an den Ausgang des Gleichrichters 27 angeschlossen ist, mit einer Gleichspannung versorgt wird. Weiters hat der Steuerkreis 30 einen Eingang 32 zur Parametrierung sowie einen Eingang 33 für eine externe Dämpfungscharakteristik-Vorgabe. Der Steuerkreis 30 kann beispielsweise durch einen Mikrocomputer (μC) realisiert sein, der über einen eigenen Speicher verfügt, um die eingegebenen Dämpfungsparameter zu speichern und so entsprechend den eingestellten Werten, abhängig von der Armatur, der der Stellantrieb zugeordnet ist, sowie auch abhängig vom Stellantrieb bzw. dessen Federantrieb 14 sowie von den Motor/Generator-Kennwerten die Energievernichtung in der Last 28 zu steuern. Der Steuerkreis 30 kann dabei als Subsystem auch an einen Masterelektronikkreis 34 angeschlossen sein, der mit dem Motor/Generator 5 in Verbindung steht und die entsprechenden Motordaten verfügbar hat, um sie dem Steuerkreis 30 zuzuleiten. Dadurch kennt der beispielsweise durch einen μC realisierte Steuerkreis 30 die Spannung und die Drehzahl des Motor/Generators 5, und er kann abhängig davon die Last 28 so ansteuern, dass die gewünschte Dämpfungscharakteristik der elektronischen Dämpfungseinrichtung - die in Fig.3 insgesamt mit 35 bezeichnet ist - erhalten wird. Auf diese Weise kann durch die entsprechende Ansteuerung der Last 28 durch den Steuerkreis 30 eine bestimmte Dämpfung eingestellt werden, indem ein bestimmter Strom vom Motor/Generator 5 gezogen wird. Die DämpfungsCharakteristik kann dabei beispielsweise derart eingestellt werden, dass bis zu einer bestimmten AnfangsSpannung, z.B. V^ = 120 V, (s. auch Fig.6 und 7) keine Dämpfung bzw. Bremsung des Motor/Generators 5 erfolgt. Je kleiner diese AnfangsSpannung VAaf und je steiler die Kennlinie (s. Fig.7) ist, desto kleiner bildet sich die Generatordrehzahl aus; dadurch sind lange Stellzeiten für die Überführung der zugeordneten Armatur in die Sicherheitsstellung realisierbar, eine Funktion, die bei herkömmlichen Öldämpfern praktisch nicht zu erreichen ist. Um den Motor/Generator 5 zu schützen, wird der Strom nicht weiter erhöht.The controllable load 28 is assigned a control circuit 30, which is supplied with a DC voltage via its own voltage supply circuit 31, which is connected to the output of the rectifier 27. Furthermore, the control circuit 30 has an input 32 for parameterization and an input 33 for an external damping characteristic specification. The control circuit 30 can be implemented, for example, by a microcomputer (μC), which has its own memory to store the entered damping parameters and thus according to the set values, depending on the valve to which the actuator is assigned, and also depending on the actuator or its spring actuator 14 and on the motor / generator parameters Control energy destruction in the load 28. The control circuit 30 can also be connected as a subsystem to a master electronic circuit 34, which is connected to the motor / generator 5 and has the corresponding motor data available in order to pass it on to the control circuit 30. As a result, the control circuit 30 implemented, for example, by means of a μC, knows the voltage and the speed of the motor / generator 5, and, depending on this, it can control the load 28 in such a way that the desired damping characteristic of the electronic damping device - which is designated 35 in FIG - is obtained. In this way, a certain damping can be set by the corresponding control of the load 28 by the control circuit 30 by drawing a certain current from the motor / generator 5. The damping characteristic can, for example, be set such that up to a certain initial voltage, for example V ^ = 120 V (see also FIGS. 6 and 7), there is no damping or braking of the motor / generator 5. The lower this initial voltage V Aaf and the steeper the characteristic curve (see Fig. 7), the lower the generator speed; As a result, long positioning times for transferring the associated valve to the safety position can be achieved, a function that is practically impossible to achieve with conventional oil dampers. In order to protect the motor / generator 5, the current is not increased further.
In Fig.4 ist eine spezielle Schaltung für den Gleichrichter 27 im Falle eines Dreiphasen-Motor/Generators 5 mit Permanenterregung, wie in Fig.3 dargestellt, gezeigt, wobei insgesamt sechs Gleichrichterdioden für eine Allweg-Gleichrichtung sorgen. Die vom Gleichrichter 27 abgegebene Spannung ist mit Vgl bezeichnet. Diese Spannung Vgl wird an die Last 28 angelegt, und ebenso wird sie dem Spannungsversorgungsteil 31 zugeführt, von dem eine Ausführungsform in Fig.5 als Beispiel gezeigt ist. Dabei ist eine Zenerdiode 36 in Serie mit einem Vorwiderstand 37 geschaltet, und parallel zur Zenerdiode 36 ist ein Kondensator 38 angeschlossen, an dessen positiver Elektrode die stabilisierte VersorgungsSpannung V+ für den Steuerkreis 30 abgenommen werden kann. In Fig.6 ist sodann ein Schaltbild eines Steuerkreises 30 samt Last 28 gezeigt, wobei als Last 28 ein Widerstand 39 in Serie mit einem Feldeffekt-Transistor (FET) '40 dient, über den der Wärmeverlust durch entsprechende Stromsteuerung eingestellt wird. Konkret ist dem FET 40 eine Stromquellenschaltung 41 zugeordnet, die einen Operationsverstärker 42 aufweist, an deren einem Eingang "-" ein dem Iststrom durch die Last 28 entsprechendes, an einem Messshunt 43 abgenommenes Signal zugeführt wird, wogegen dem anderen Eingang "+" ein dem Sollstrom entsprechendes Signal über einen Spannungsteiler 44 zugeführt wird. Dieser Spannungsteiler ist mit dem Ausgang eines Differenzverstärkers 45 verbunden, der ein Potentiometer 46 enthält, mit dessen Hilfe die Steigung der Dämpfungskennlinie 47 (s. Fig.7) eingestellt werden kann, und der zwei Verstärker 47, 48 enthält, deren "-"-Eingänge über das Potentiometer 46 miteinander verbunden sind.4 shows a special circuit for the rectifier 27 in the case of a three-phase motor / generator 5 with permanent excitation, as shown in FIG. 3, a total of six rectifier diodes ensuring an all-way rectification. The voltage output by the rectifier 27 is denoted by Vgl. This voltage Vgl is applied to the load 28 and is also supplied to the voltage supply part 31, an embodiment of which is shown in FIG. 5 as an example. A Zener diode 36 is connected in series with a series resistor 37, and a capacitor 38 is connected in parallel to the Zener diode 36, from whose positive electrode the stabilized supply voltage V + for the control circuit 30 can be taken off. 6 then shows a circuit diagram of a control circuit 30 including the load 28, the load 28 being a resistor 39 in series with a field effect transistor (FET) '40 , via which the heat loss is adjusted by appropriate current control. Specifically, a current source circuit 41 is assigned to the FET 40, which has an operational amplifier 42, at whose one input "-" a signal corresponding to the actual current through the load 28 and taken from a measuring shunt 43 is fed, whereas the other input "+" has a Signal corresponding to the desired current is supplied via a voltage divider 44. This voltage divider is connected to the output of a differential amplifier 45, which contains a potentiometer 46, with the aid of which the slope of the damping characteristic curve 47 (see FIG. 7) can be set, and which contains two amplifiers 47, 48, the "-" - Inputs are connected to one another via the potentiometer 46.
Die "+"-Eingänge der beiden Verstärker 47, 48 des Differenzverstärkers sind an eine Potentiometer-Schaltung 49 für die Einstellung der AnfangsSpannung VΑnf - ab der eine Dämpfung bewirkt wird - bzw. an einen Spannungsteiler mit Widerständen 50, 51 als Maß für die Ist-Spannung, d.h. für die Drehzahl des Motor/Generators 5, angeschlossen.The "+" inputs of the two amplifiers 47, 48 of the differential amplifier are connected to a potentiometer circuit 49 for setting the initial voltage V Αnf - from which damping is effected - or to a voltage divider with resistors 50, 51 as a measure of the Actual voltage, ie for the speed of the motor / generator 5, connected.
Weiters ist in Fig.6 eine Strombegrenzungs-Schaltung 52 mit einem Einstellpotentiometer 53 gezeigt, welche parallel zur Stromquellenschaltung 41 an den Ausgang des Differenzverstärkers 45 angeschlossen ist und durch entsprechende Einstellung des Potentiometers 53 als Einstellelement den Strom auf einen oberen Grenzwert IG (s. Fig.7) begrenzt.Furthermore, a current limiting circuit 52 with a setting potentiometer 53 is shown in FIG. 6, which is connected in parallel to the current source circuit 41 to the output of the differential amplifier 45 and, by adjusting the potentiometer 53 accordingly, sets the current to an upper limit value I G (see FIG. Fig. 7) limited.
In Fig.7 ist die Dämpfungs-Kennlinie 47 mit dem Beginn der Dämpfung bei der AnfangsSpannung Vtof sowie mit der Strombegrenzung bei IG sowie mit einer vorgegebenen, mit Hilfe des Einstellelements 46 eingestellten Steigung (tan ) schematisch veranschaulicht. Ab der AnfangsSpannung V^, d.h. ab einer bestimmten Drehzahl des Motor/Generators 5, wird Strom gezogen und in der Last 28 z.B. vernichtet, d.h. in eine Wärmeverlustleistung umgewandelt. Ab der AnfangsSpannung V^f steigt der gezogene Strom proportional zur Spannung V bis zur Stromgrenze IG> wobei die Breite dieses Bereichs, in dem somit die Dämpfung mit der Drehzahl des Motor/Generators 5 linear ansteigt, durch die Einstellung der Steigung mit Hilfe des Potentiometer-Einstellelements 46 eingestellt werden kann. Danach wird der gezogene Strom begrenzt, so dass das Drehmoment des Motor/Generators 5 nicht weiter steigen kann.In FIG. 7, the damping characteristic curve 47 is illustrated schematically with the beginning of the damping at the initial voltage V tof and with the current limitation at I G as well as with a predetermined slope (tan) set with the aid of the setting element 46. From the initial voltage V ^, ie from a certain speed of the motor / generator 5, current is drawn and, for example, destroyed in the load 28, ie converted into heat dissipation. From the initial voltage V ^ f , the drawn current increases proportionally to the voltage V up to the current limit I G> , the width of this range, in which the damping increases linearly with the speed of the motor / generator 5, by adjusting the slope using the Potentiometer setting element 46 can be adjusted. Then the drawn current is limited, so that the torque of the motor / generator 5 cannot continue to increase.
In Fig.8 ist schließlich eine ganz einfache Ausführungsform einer elektronischen Dämpfungseinrichtung 35 gezeigt, wobei hier an den Motor/Generator 5 über den Umschalter 25 und den Gleichrichter 27 als elektrische Last 28 einfach eine Zenerdiode 54 angeschaltet ist. Diese Zenerdiode 54 hat eine vorgegebene Zen- erspannung von beispielsweise Uz = 120 Volt, ab der der Strom steil ansteigt.Finally, FIG. 8 shows a very simple embodiment of an electronic damping device 35, in which case a Zener diode 54 is simply connected to the motor / generator 5 via the changeover switch 25 and the rectifier 27 as an electrical load 28. This zener diode 54 has a predetermined zener voltage of, for example, U z = 120 volts, above which the current rises steeply.
Selbstverständlich ist es auch möglich, im Falle eines Dreiphasen-Motor/Generators 5 eine Sechsweg-Gleichrichtung wie in Fig.4 gezeigt in Kombination mit einer Zenerdiode 54 zu verwenden, wobei letztere in Fig.4 zwischen der GleichrichterSpannung Vgl und Masse zu schalten wäre.Of course, in the case of a three-phase motor / generator 5, it is also possible to use a six-way rectification as shown in FIG. 4 in combination with a zener diode 54, the latter in FIG. 4 being to be switched between the rectifier voltage Vgl and ground.
Mit der beschriebenen elektronischen Dämpfungseinrichtung ist es in vorteilhafter Weise möglich, eine Fail-Safe-Stellbewe- gung mit Hilfe des mechanischen Energiespeichers mit einer Dämpfungscharakteristik zu erzielen, die mit einfachen Mitteln spezifisch auf den jeweiligen Anwendungsfall abgestimmt werden kann, wobei gegebenenfalls auch lange Einstellzeiten erzielbar sind. Ein weiterer Vorteil liegt darin, dass für Prüfzwecke die Energie kurz, etwa für ein paar Sekunden, weggeschaltet werden kann, und über eine im elektrischen Stellantrieb vorhandene Sen- sorik, insbesondere mit einem Weggeber, der der. Spindelmutter 9 (Fig.l und 2) zugeordnet ist, kann festgestellt werden, ob eine "Fail-Safe"-Bewegung erfolgt. Auf. diese Weise wird eine Funktionsprüfung des Fail-Safe Antriebs in regelmäßigen Zeitabständen und bei geringstem Aufwand ermöglicht. With the electronic damping device described, it is advantageously possible to achieve a fail-safe actuation movement with the aid of the mechanical energy store with a damping characteristic that can be specifically adapted to the respective application using simple means, with long setting times possibly also being achievable are. A further advantage is that the energy can be switched off briefly, for example for a few seconds, for testing purposes, and via a sensor system in the electric actuator, in particular with a displacement sensor that is. Spindle nut 9 (Fig.l and 2) is assigned, it can be determined whether a "fail-safe" movement takes place. On. In this way, a functional test of the fail-safe drive is made possible at regular intervals and with the least effort.

Claims

Patentansprüche claims
1. Dämpfungseinrichtung (35) für einen Sicherheitsantrieb (.13) eines Stellantriebs (1) für eine Armatur oder dergl. Stellglied, wobei der Sicherheitsantrieb (13) in einem Störfall, bei einem Energieausfall, zur Stellung des Stellgliedes in eine vorgegebene Sicherheitsstellung unter Dämpfung durch die Dämpfungseinrichtung (35) aktivierbar ist, welche Dämpfungseinrichtung (35) einen Energiewandler aufweist, dadurch gekennzeichnet, dass der Energiewandler einen mit dem Sicherheitsantrieb (13) verbundenen elektrischen Generator (5) zur Umwandlung von Bewegungsenergie in elektrische Energie und eine mit dem Generator (5) verbundene elektrische Last (28) aufweist.1. Damping device (35) for a safety drive (.13) of an actuator (1) for a valve or the like. Actuator, wherein the safety drive (13) in the event of a malfunction, in the event of a power failure, to position the actuator in a predetermined safety position with damping Can be activated by the damping device (35), which damping device (35) has an energy converter, characterized in that the energy converter has an electrical generator (5) connected to the safety drive (13) for converting kinetic energy into electrical energy and one with the generator ( 5) has connected electrical load (28).
2. Dämpfungseinrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass der Generator (5) durch einen permanent- oder selbsterregten Motor/Generator (5) gebildet ist, der zugleich den Motor für den elektrischen Stellantrieb (1) bildet.2. Damping device according to claim 1, characterized in that the generator (5) is formed by a permanent or self-excited motor / generator (5) which at the same time forms the motor for the electric actuator (1).
3. Dämpfungseinrichtung nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass die elektrische Last (28) vom Generator (5) über eine Gleichrichterschaltung (27) gespeist wird.3. Damping device according to claim 1 or 2, characterized in that the electrical load (28) from the generator (5) via a rectifier circuit (27) is fed.
4. Dämpfungseinrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 3 , dadurch gekennzeichnet, dass die elektrische Last (28) hinsichtlich ihrer Wärmeverlustleistung einstellbar ist.4. Damping device according to one of claims 1 to 3, characterized in that the electrical load (28) is adjustable in terms of its heat dissipation.
5. Dämpfungseinrichtung nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, dass der elektrischen Last (28) ein Dämpfungs-Steuerkreis (30) mit Einstellelementen (32, 33; 46, 49, 53) zugeordnet ist.5. Damping device according to claim 4, characterized in that the electrical load (28) is assigned a damping control circuit (30) with adjusting elements (32, 33; 46, 49, 53).
6. Dämpfungseinrichtung nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, dass der Steuerkreis (30) ein Strombegrenzer-Einstellelement (53) aufweist.6. Damping device according to claim 5, characterized in that the control circuit (30) has a current limiter setting element (53).
7. Dämpfungseinrichtung nach Anspruch 5 oder 6, dadurch gekennzeichnet, dass der Steuerkreis (30) ein Dämpfungsbeginn-Ein- stellelement, beispielsweise ein Anfangsspannungs- Einstellpotentiometer (49) in einer Vergleichsschaltung (47, 48) , aufweist. 7. Damping device according to claim 5 or 6, characterized in that the control circuit (30) has a damping start setting element, for example an initial voltage setting potentiometer (49) in a comparison circuit (47, 48).
8. Dämpfungseinrichtung nach einem der Ansprüche 5 bis 7, dadurch gekennzeichnet, dass der Steuerkreis (30) ein Einstellelement (46) zur Einstellung der Steigung einer Dämpfungs-Kennlinie (47) aufweist.8. Damping device according to one of claims 5 to 7, characterized in that the control circuit (30) has an adjusting element (46) for adjusting the slope of a damping characteristic (47).
9. Dämpfungseinrichtung nach einem der Ansprüche 5 bis 8, dadurch gekennzeichnet, dass der Steuerkreis (30) durch einen Mikrocomputer (μC) mit zumindest einem Parametrieruhgs-Eingang (32, 33) gebildet ist.9. Damping device according to one of claims 5 to 8, characterized in that the control circuit (30) is formed by a microcomputer (μC) with at least one parameterization input (32, 33).
10. Dämpfungseinrichtung nach Anspruch 9, dadurch gekennzeichnet, dass der Mikrocomputer (μC) als Subsystem an einen, Motor-spezifische Daten liefernden Masterelektronikkreis (34) angeschlossen ist.10. Damping device according to claim 9, characterized in that the microcomputer (μC) is connected as a subsystem to a master electronics circuit (34) providing motor-specific data.
11. Dämpfungseinrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, dass die elektrische Last (28) durch zumindest eine Zenerdiode (54) gebildet ist.11. Damping device according to one of claims 1 to 3, characterized in that the electrical load (28) is formed by at least one Zener diode (54).
12. Stellantrieb mit einer Dämpfungseinrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 11 und mit nicht-selbsthemmenden Getriebeelementen (6, 7, 8, 9, 22) .12. Actuator with a damping device according to one of claims 1 to 11 and with non-self-locking gear elements (6, 7, 8, 9, 22).
13. Stellantrieb nach Anspruch.12, mit einer Dämpfungseinrichtung nach einem der Ansprüche 2 bis 11, dadurch gekennzeichnet, dass der Motor/Generator (5) über einen elektrisch betätigten Umschalter (25) im Normalbetrieb mit einem Motorsteuerkreis (26) und im Störfall, bei Energieausfall, mit der elektrischen Last13. Actuator according to claim 12, with a damping device according to one of claims 2 to 11, characterized in that the motor / generator (5) via an electrically operated changeover switch (25) in normal operation with a motor control circuit (26) and in the event of a fault, in the event of a power failure, with the electrical load
(28) verbunden ist. (28) is connected.
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