DE112019008009T5

DE112019008009T5 - Ventilbetätiger

Info

Publication number: DE112019008009T5
Application number: DE112019008009.1T
Authority: DE
Inventors: Kojiro Fujiyama; Haruhiko Takahashi
Original assignee: Takatori Seisakusho Co Ltd
Current assignee: Takatori Seisakusho Co Ltd
Priority date: 2019-12-27
Filing date: 2019-12-27
Publication date: 2022-10-27
Also published as: GB2605107B; US11614180B2; JP6948096B1; US20230034890A1; JPWO2021131036A1; CN115087828B; GB2605107A; GB202209169D0; WO2021131036A1; CN115087828A

Abstract

[Gegenstand] Es wird ein Ventilbetätiger zur Verfügung gestellt, der leicht an einem manuellen Ventil befestigt werden kann, das Ventil motorisieren kann, das ausreichend klein ist, um in einem engen Einbauraum untergebracht zu werden, das eine ausgezeichnete Kraftübertragungsleistung aufweist und das eine hochpräzise Steuerung ermöglicht. [Mittel zur Lösung] Ein Ventilbetätiger 1, der ein Beispiel für ein Stellglied ist, bei dem die vorliegende Erfindung eingesetzt wird, hat einen Betätigerkörper 3 und ein Ventilbefestigungsteil 4. Ferner hat der Betätigerkörper 3 ein Gehäuse 30, einen Motor 5, ein Riemenübertragungsteil 6 und ein Schneckenuntersetzungsgetriebe 7. Ferner weist der Betätigerkörper 3 ein Halterungsteil 8 auf.

Description

Technisches Gebiet
Die vorliegende Erfindung bezieht sich auf einen Ventilbetätiger. Genauer gesagt, bezieht sich die vorliegende Erfindung auf einen Ventilbetätiger, der leicht an einem manuellen Ventil angebracht werden kann, das Ventil motorisieren kann, derart ausreichend in der Größe reduziert ist, dass er in einem engen Bauraum platziert werden kann, eine hervorragende Kraftübertragungsleistung zeigt, und zu hochpräziser Steuerung in der Lage ist.
Stand der Technik
Herkömmlich wurde ein Betätiger weithin als Antriebsquelle verwendet, die Energie, wie z. B. elektrische Energie oder hydraulische Energie, in mechanische Bewegung umwandelt und Geräte betätigt.
Darüber hinaus gibt es verschiedene Arten von Stellgliedern (Betätigern), die sich durch ihr Funktionsprinzip oder ihren Verwendungszweck unterscheiden, und ein Ventilbetätiger, der mit einem Ventil verbunden ist und das Ventil durch die Drehkraft eines Motors öffnet und schließt, wurde z. B. in Patentliteratur 1 vorgeschlagen.
Darüber hinaus werden in Schiffsleitungen viele Ventile verwendet, um das durch die Rohrleitungen fließende Fluid zu steuern. Um die Arbeit des Öffnens und Schließens einer großen Anzahl von manuellen Ventilen zu reduzieren, gibt es eine starke Nachfrage, die manuellen Ventile in den Rohrleitungen mit Hilfe von Ventilbetätigern zu motorisieren.
Es ist zu erwarten, dass die Notwendigkeit, manuelle Ventile zu motorisieren, in Zukunft nicht nur bei Schiffsneubauten, sondern auch bei der Wartung oder Nachrüstung von bereits in Betrieb befindlichen Schiffen zunehmen wird.
Unter diesen Umständen wird ein herkömmlicher Ventilbetätiger zur Motorisierung eines vorhandenen Handventils beispielsweise mit dem folgenden Verfahren angebracht. Nachfolgend wird das Verfahren unter Bezugnahme auf 15 beschrieben.
Zunächst werden ein Griff 101 und eine Griffträgersäule 102 eines manuellen Ventils 100 von einem Ventilkörper entfernt (siehe 15(a)) und eine Halterung 104 am Ventilkörper befestigt (siehe 15(b)). Dann wird ein Ventilbetätiger 103 an der Halterung 104 befestigt (siehe 15(c)).
Zitierliste
Patentliteratur
Patentliteratur 1: Ungeprüfte veröffentlichte japanische Patentanmeldung Nr. H9-329259
Zusammenfassung der Erfindung
Technisches Aufgabe
Bei dem herkömmlichen Ventilbetätiger zur Motorisierung des manuellen Ventils in einem Schiff ist die Größe des gesamten Ventils nach dem Anbau des Ventilbetätigers im Vergleich zu vor dem Anbau vergrößert. Insbesondere wird die Größe des Ventils in Höhenrichtung deutlich vergrößert.
Im Inneren eines Schiffes ist jedoch eine Vielzahl von Rohren dicht in einem begrenzten, engen Raum angeordnet, und es gibt viele Stellen, an denen der Abstand zwischen den Rohren gering ist. Daher besteht das Problem, dass je nach dem Abstand zwischen benachbarten Rohren kein ausreichender Platz für die Anordnung des Ventilbetätigers gewährleistet werden kann.
Außerdem ist es bei der Befestigung des herkömmlichen Ventilbetätigers notwendig, ein Werkzeug wie einen Schraubenschlüssel zu verwenden, und es kann schwierig sein, die Arbeit mit dem Werkzeug in einem engen Raum durchzuführen, in dem Rohre dicht angeordnet sind.
Darüber hinaus ist der Vorgang des Befestigens des herkömmlichen Ventilbetätigers derart kompliziert, dass ein Ventilbetätiger gewünscht wird, der einfacher angebracht werden kann. Darüber hinaus ist es bei dem herkömmlichen Ventilbetätiger erforderlich, in Übereinstimmung mit der Größe des manuellen Ventils eine Montagehalterung vorzubereiten.
Aufgrund der oben genannten Probleme wird in den meisten Fällen ein bestehendes manuelles Ventil aus der Leitung entfernt und zum Zeitpunkt der Motorisierung des Ventils ein motorisiertes Ventil neu installiert. Dabei wird der Austausch gegen das motorisierte Ventil innerhalb der Lebensdauer des manuellen Ventils durchgeführt und das manuelle Ventil wird entsorgt, was zu einem Anstieg der Kosten führt.
Die vorliegende Erfindung wurde in Anbetracht der vorgenannten Punkte entwickelt, und es ist eine Aufgabe von dieser, einen Ventilbetätiger bereitzustellen, der leicht an einem manuellen Ventil befestigt werden kann, das Ventil motorisieren kann, ausreichend klein ist, um in einem engen Einbauraum untergebracht zu werden, eine ausgezeichnete Kraftübertragungsleistung hat und eine hochpräzise Steuerung ermöglicht.
Lösung der Aufgaben
Zur Lösung der vorgenannten Aufgabe umfasst ein erfindungsgemäßer Betätiger ein Gehäuse, einen Motor, der im Inneren des Gehäuses angeordnet ist und mit einer Drehwelle als Antriebsquelle dient, eine erste Riemenscheibe, die an der Drehwelle des Motors befestigt ist, eine zweite Riemenscheibe, die mit der ersten Riemenscheibe gepaart ist und einen größeren Durchmesser als die erste Riemenscheibe aufweist, einen Riemen, der zwischen der ersten Riemenscheibe und der zweiten Riemenscheibe gespannt ist, ein Schneckenuntersetzungsgetriebe, das einen Schneckenabschnitt aufweist, an dem die zweite Riemenscheibe befestigt ist, und ein Schneckenrad, das orthogonal zu dem Schneckenabschnitt angeordnet ist und eine Kraftübertragung durch Zahneingriff mit dem Schneckenabschnitt durchführt, wobei das Schneckenuntersetzungsgetriebe im Inneren des Gehäuses angeordnet ist, ein Ventilbefestigungsteil, das an einem vorbestimmten Ventil mit einem Griff angebracht ist und das Gehäuse oberhalb des Griffs trägt, und ein Halterungsteil, das an dem Schneckenuntersetzungsgetriebe angebracht und eingerichtet ist, durch eine Antriebskraft des Motors drehbar zu sein, und zwischen dem Gehäuse und dem Griff angeordnet ist und an dem Griff angebracht ist, um das vorbestimmte Ventil zu öffnen und zu schließen.
Hierbei kann durch den als Antriebsquelle dienenden Motor mit einer Drehwelle, der an der Drehwelle befestigten ersten Riemenscheibe, der mit der ersten Riemenscheibe gepaarten zweiten Riemenscheibe, dem zwischen der ersten Riemenscheibe und der zweiten Riemenscheibe gespannten Riemen, dem Schneckenuntersetzungsgetriebe mit dem Schneckenabschnitt, an dem die zweite Riemenscheibe befestigt ist, und dem orthogonal zu dem Schneckenabschnitt angeordneten Schneckenrad, das die Kraftübertragung durch das Ineinandergreifen der Zahnräder mit dem Schneckenabschnitt durchführt und dem an dem Schneckenuntersetzungsgetriebe angebrachten Halterungsteil, das eingerichtet ist, durch die Antriebskraft des Motors drehbar zu sein, und das an dem Griff angebracht ist, um das vorbestimmte Ventil zu öffnen und zu schließen, ausgangsseitig des Motors ein Drehmoment ausgegeben werden, um das Ventil durch das Halterungsteil zu öffnen und zu schließen. Das heißt, dem Motor kann elektrische Energie zugeführt werden, um das Ventil zu motorisieren.
Weiter ist das Halterungsteil zwischen dem Gehäuse und dem Griff angeordnet und am Griff befestigt, wodurch das vom Motor und dem Schneckenuntersetzungsgetriebe im Gehäuse erzeugte Drehmoment direkt auf den Griff des Ventils übertragen werden kann. Außerdem lässt sich die Größe des gesamten Stellantriebs in einfacher Weise reduzieren.
Ferner kann durch die erste Riemenscheibe, die an der Drehwelle des Motors befestigt ist, die zweite Riemenscheibe, die mit der ersten Riemenscheibe gepaart ist und einen größeren Durchmesser als die erste Riemenscheibe hat, und den Riemen, der zwischen der ersten Riemenscheibe und der zweiten Riemenscheibe gespannt ist, die Drehgeschwindigkeit der zweiten Riemenscheibe kleiner als die der ersten Riemenscheibe gemacht werden, und die Leistung des Motors kann auf das Schneckenuntersetzungsgetriebe übertragen werden. Das heißt, dass nicht nur das Untersetzungsverhältnis des Schneckenuntersetzungsgetriebes, sondern auch das Untersetzungsverhältnis in Übereinstimmung mit dem Größenverhältnis des Durchmessers der ersten Riemenscheibe zum Durchmesser der zweiten Riemenscheibe erreicht werden kann, und dass die Drehkraft des Motors ein hohes Drehmoment ausgibt. Folglich kann ein Motor mit geringer Leistung und kleinen Abmessungen als Antriebsquelle verwendet werden, und der gesamte Betätiger kann kleiner ausgelegt werden.
Beträgt das Größenverhältnis des Durchmessers der ersten Riemenscheibe zum Durchmesser der zweiten Riemenscheibe 1:2 oder weniger, so ist es möglich, entsprechend dem Größenverhältnis der Durchmesser der beiden Riemenscheiben ein hohes Untersetzungsverhältnis zu erreichen, während die Größen der beiden Riemenscheiben so klein wie möglich gehalten werden.
Übersteigt das Größenverhältnis des Durchmessers der ersten Riemenscheibe zum Durchmesser der zweiten Riemenscheibe das Verhältnis 1:2, so wird die zweite Riemenscheibe zu groß, und die Verkleinerung des gesamten Aktuators wird behindert.
Wenn ein von der Drehwelle und dem Riemen gebildeter Winkel und ein von dem Riemen und dem Schneckenabschnitt gebildeter Winkel jeweils etwa 90 Grad betragen und das Schneckenrad von der Drehwelle, dem Riemen und dem Schneckenabschnitt umgeben ist, können die Drehwelle des Motors, der Riemen, der Schneckenabschnitt und das Schneckenrad kompakt in dem Gehäuse untergebracht werden. Dadurch kann der gesamte Antrieb noch kleiner gestaltet werden.
Wenn ein Motorantrieb eine erste CPU zum Steuern eines Impulssignals zum Steuern der Position der Drehung des Motors und eine zweite CPU zum Steuern der ersten CPU und zum Einstellen der Größe des Stroms, der zum Motor fließt, entsprechend dem Gleitwiderstand, wenn der Griff gedreht wird, umfasst, kann ein hohes Drehmoment an den Motor, der als Antriebsquelle dient, ausgegeben werden, indem ein Motor mit kleiner Leistung und kleiner Größe verwendet wird. Das heißt, selbst wenn die Last bei geschlossenem Ventil zunimmt, kann die Drehung des Motors reduziert werden, um den zum Motor fließenden Strom zu erhöhen und so das Drehmoment zu steigern.
Ist ferner ein Motorantrieb vorgesehen, der innerhalb des Gehäuses angeordnet ist und das Laufen des Motors steuert, und der Motorantrieb umfasst eine zweite CPU, die eine erste CPU steuert, so kann der Motorantrieb im Vergleich zu einem Ventilbetätiger zur Motorisierung eines vorhandenen Ventils verkleinert werden. Zum Beispiel kann bei einem handelsüblichen Ventilbetätiger die Funktion der Steuerung der ersten CPU, die das Impulssignal steuert, nicht von einer CPU für den Motorantrieb geteilt werden, und dem Motorantrieb wird eine Hauptsteuerplatine hinzugefügt, um die Funktion der Steuerung der ersten CPU zu übernehmen. Das bedeutet, dass bei einem handelsüblichen Ventilbetätiger die Gesamtgröße um die Größe der separat bereitgestellten Hauptsteuerplatine zunimmt. Andererseits umfasst der Motorantrieb in der vorliegenden Erfindung derart die zweite CPU, die die erste CPU steuert, dass der Motorantrieb in der Größe reduziert werden kann, was entsprechend zu einer Größenreduzierung des gesamten Betätigers beiträgt.
Verfügt der Motor über einen Absolutwertgeber, der die absolute Position der Drehwelle des Motors speichert, so kann die Positionssteuerung mit hoher Präzision durchgeführt werden. Es sei darauf hingewiesen, dass die Speicherung der absoluten Position der Drehwelle hier bedeutet, dass die Positionsinformationen im Drehbetrieb der Drehwelle auch in einem ausgeschalteten Zustand, in dem der Motor nicht mit Strom versorgt wird, gespeichert werden kann und dass eine Rückkehr zum Ausgangspunkt nicht erforderlich ist, wenn der Motor wieder mit Strom versorgt wird.
Wenn ferner ein maximaler Stromwert, der derjenige maximale Stromwert ist, der innerhalb einer vorbestimmten Ansteuerungszeit geliefert werden kann, für den Motor eingestellt wird und die zweite CPU den Strom, der zum Motor fließt, innerhalb eines Bereichs der vorbestimmten Ansteuerungszeit und des maximalen Stromwerts einstellt, kann ein Motor mit kleiner Leistung und kleiner Größe als Antriebsquelle verwendet werden, um die Fähigkeit, die der Motor besitzt, zu maximieren.
Beispielsweise wird bei einem allgemeinen Motor ein Nennstrom eingestellt, bei dem der Betrieb auch im Dauerbetrieb gewährleistet ist, und in einer allgemeinen Steuerung wird festgelegt, dass der Motor unter Betriebsbedingungen anhand des Nennstroms betrieben wird. Ferner garantiert ein Motorhersteller, dass als maximaler Stromwert etwa das Dreifache des Nennstroms festgelegt werden kann (was einem maximalen Stromwert in den Ansprüchen der vorliegenden Anmeldung entspricht), wenn es sich um einen kurzen Zeitraum handelt. Der Hersteller garantiert auch, dass der Motor mit dem maximalen Stromwert gedreht werden kann, wenn dies innerhalb einer bestimmten Zeit geschieht (entsprechend einer vorgegebenen Antriebszeit in den Ansprüchen der vorliegenden Anmeldung).
Daher passt erfindungsgemäß die zweite CPU den zum Motor fließenden Strom innerhalb des Bereichs der vorbestimmten Ansteuerungszeit und des maximalen Stromwerts an, wodurch der Motor angetrieben werden kann, indem dem Motor ein Strom zugeführt wird, der gleich oder kleiner als der maximale Stromwert ist, bei dem der Betrieb innerhalb der Betriebszeit des vom Motorhersteller angegebenen Bereichs gewährleistet ist. Dadurch wird es möglich, selbst bei Verwendung eines Motors mit kleiner Leistung und kleiner Größe eine Antriebsleistung zu erzielen, die demjenigen Fall entspricht, dass ein Motor mit großer Leistung und großer Größe mit dem Nennstrom betrieben wird.
Ferner werden beim allgemeinen Motor die Betriebsbedingungen anhand des oben beschriebenen Nennstroms für den Betrieb des Motors eingestellt, um der Verwendung des Motors für verschiedene Zwecke zu entsprechen. Insbesondere, wenn ein hohes Drehmoment erforderlich ist, tritt sofort ein Fehler auf, wenn die vorgesehene Anzahl von Umdrehungen nicht eingehalten werden kann, und der Motor wird angehalten. Wird der Motor unter Berücksichtigung der Betriebsbedingungen anhand des Nennstroms ausgewählt, so ergibt sich daher die Notwendigkeit, einen Motor mit großer Leistung, d. h. mit einer großen Größe, auszuwählen.
Bei der vorliegenden Erfindung kann die zweite CPU jedoch die Größe des Stroms, der zum Motor fließt, in Übereinstimmung mit dem Gleitwiderstand einstellen, wenn der Griff, wie oben beschrieben, gedreht wird. Daher wird, selbst wenn ein Motor mit kleiner Leistung und kleiner Größe verwendet wird, die Anzahl der Umdrehungen des Motors verringert, wenn die Last zunimmt, und bei dem maximalen Stromwert oder weniger wird ein großer Strom zugeführt, um das Drehmoment zu erhöhen, wodurch die zum Öffnen und Schließen des Griffs erforderliche Arbeit innerhalb des Bereichs der vorgegebenen Antriebszeit und des vom Motorhersteller angegebenen maximalen Stromwerts ausgegeben werden kann. Außerdem kann ein kleinerer Motor verwendet werden, was zu einer Verkleinerung des gesamten Betätigers beiträgt.
Wenn der Griff ein Rahmenteil, das eine äußere Form des Griffs bildet, und eine Vielzahl von Speichenabschnitten umfasst, die einen mittleren Abschnitt des Rahmenteils und das Rahmenteil verbinden, und ist das Halterungsteil mit Schlitzen ausgebildet, um an die Speichenabschnitte angepasst zu werden, so wird eine Kraft von dem Halterungsteil auf die Speichenabschnitte des Griffs übertragen und der Griff kann gedreht werden.
Ist ferner das Gehäuse mit einem vorstehenden Montageabschnitt versehen, der ein im Wesentlichen zylindrischer Körper ist, der durch Vorstehen von einer dem Griff gegenüberliegenden Oberfläche in Richtung des Griffs gebildet ist, der mit dem Halterungsteil im Inneren angeordnet ist und der mit einer Vielzahl von Montagelöchern an einem Umfang einer äußeren Umfangsoberfläche gebildet ist, und ein Ventilbefestigungsteil ein Paar von Adaptern umfasst, die eingerichtet sind, über die Montagelöcher an dem vorstehenden Montageabschnitt angebracht und von diesem gelöst zu werden und die den vorstehenden Montageabschnitt zwischen sich aufnehmen und fixieren, wobei der Drehwinkel des Betätigers durch Ändern der Positionen der Montagelöcher des vorstehenden Montageabschnitts, an denen die Adapter angebracht sind, geändert wird und der Betätiger an dem Ventilbefestigungsteil befestigt werden kann. Das heißt, der Freiheitsgrad in der Befestigungsposition zum Zeitpunkt der Befestigung des Betätigers am Ventil kann erhöht werden.
Um das vorgenannte Ziel zu erreichen, umfasst ein erfindungsgemäßer Ventilbetätiger ferner ein Gehäuse, einen Motor, der im Inneren des Gehäuses angeordnet ist und als Antriebsquelle dient, mit einer Drehwelle, einer ersten Riemenscheibe, die an der Drehwelle befestigt ist, einer zweiten Riemenscheibe, die mit der ersten Riemenscheibe gepaart ist und einen größeren Durchmesser als die erste Riemenscheibe aufweist, einem Riemen, der zwischen der ersten Riemenscheibe und der zweiten Riemenscheibe gespannt ist, ein Schneckenuntersetzungsgetriebe, das einen Schneckenabschnitt aufweist, an dem die zweite Riemenscheibe befestigt ist, und ein Schneckenrad, das orthogonal zu dem Schneckenabschnitt angeordnet ist und durch Ineinandergreifen von Zahnrädern mit dem Schneckenabschnitt eine Kraftübertragung durchführt, wobei das Schneckenuntersetzungsgetriebe innerhalb des Gehäuses angeordnet und eingerichtet ist, ein vorbestimmtes Ventil zu drehen, und ein Ventilbefestigungsteil, das an dem vorbestimmten Ventil befestigt ist und das Gehäuse über dem vorbestimmten Ventil trägt.
Hierbei wird durch den als Antriebsquelle dienenden Motor mit einer Drehwelle, der an der Drehwelle befestigten ersten Riemenscheibe, der mit der ersten Riemenscheibe gepaarten zweiten Riemenscheibe, dem zwischen der ersten Riemenscheibe und der zweiten Riemenscheibe gespannten Riemen, und dem Schneckenuntersetzungsgetriebe mit dem Schneckenabschnitt, an dem die zweite Riemenscheibe befestigt ist, und dem Schneckenrad, das orthogonal zu dem Schneckenabschnitt angeordnet ist und eine Kraftübertragung durch das Ineinandergreifen von Zahnrädern mit dem Schneckenabschnitt durchführt und eingerichtet ist, das vorbestimmte Ventil zu drehen, ausgangsseitig des Motors ein Drehmoment ausgegeben werden, um das Ventil durch das Schneckenuntersetzungsgetriebe zu öffnen und zu schließen. Das heißt, der Motor wird mit elektrischer Energie versorgt und das Ventil kann motorisiert werden. Man beachte, dass eine Stelle, an der das Schneckenuntersetzungsgetriebe am Ventil angebracht ist, der Griff des Ventils, eine Ventilstange des Ventils, ein Verbindungselement, das an der Ventilstange des Ventils vorgesehen ist, usw. ist und eine Stelle umfasst, an der eine Antriebskraft zum Öffnen und Schließen des Ventils direkt oder indirekt angelegt werden kann.
Ferner kann durch die erste Riemenscheibe, die an der Drehwelle des Motors befestigt ist, die zweite Riemenscheibe, die mit der ersten Riemenscheibe gepaart ist und einen größeren Durchmesser als die erste Riemenscheibe hat, und den Riemen, der zwischen der ersten Riemenscheibe und der zweiten Riemenscheibe gespannt ist, die Drehgeschwindigkeit der zweiten Riemenscheibe kleiner als die der ersten Riemenscheibe gemacht werden, um die Leistung des Motors auf das Schneckenuntersetzungsgetriebe zu übertragen. Das heißt, es kann nicht nur das Untersetzungsverhältnis des Schneckenuntersetzungsgetriebes, sondern auch das Untersetzungsverhältnis entsprechend dem Größenverhältnis des Durchmessers der ersten Riemenscheibe zum Durchmesser der zweiten Riemenscheibe erreicht werden, und die Drehkraft des Motors kann ein hohes Drehmoment ausgeben. Folglich kann ein Motor mit kleiner Leistung und kleiner Größe als Antriebsquelle verwendet werden, und der gesamte Betätiger kann klein ausgelegt werden.
Vorteilhafte Auswirkungen der Erfindung
Der erfindungsgemäße Ventilbetätiger kann leicht an einem manuellen Ventil angebracht werden, kann das Ventil motorisieren, ist ausreichend klein, um in einem engen Einbauraum untergebracht werden zu können, hat eine ausgezeichnete Kraftübertragungsleistung und ist zu einer hochpräzisen Steuerung in der Lage.
Figurenliste

1 ist eine schematische Ansicht, die ein Ventil zeigt, an dem ein Ventilbetätiger, der ein Beispiel für einen erfindungsgemäßen Ventilbetätiger ist, angebracht ist.
- 2 ist eine schematische perspektivische Ansicht, die den Gesamtaufbau des Ventilbetätigers und eines Ventilbefestigungsteils zeigt.
- 3 ist eine schematische perspektivische Ansicht, die den inneren Aufbau eines Gehäuses im Ventilbetätiger zeigt, wenn der Ventilbetätiger und das in 2 gezeigte Ventilbefestigungsteil von oben betrachtet werden.
- 4 ist eine schematische Draufsicht, die den inneren Aufbau des Gehäuses im Ventilbetätiger zeigt.
- 5 ist eine schematische perspektivische Ansicht, die eine Positionsbeziehung zwischen einem Halterungsteil und dem Ventilbefestigungsteil im Ventilbetätiger und eine Struktur des Ventilbefestigungsteils zeigt.
- 6 ist ein schematisches Prozessdiagramm, das einen Vorgang des Befestigens des Ventilbetätigers an einem manuellen Ventil zeigt, 6(a) ist eine schematische Ansicht, die eine Struktur des manuellen Ventils zeigt, das ein zu befestigendes Objekt ist, 6(b) ist eine schematische Ansicht, die die Befestigung eines Ständerteils zeigt, und 6(c) ist eine schematische Ansicht, die einen Befestigungsort des Ständerteils zeigt.
- 7 ist ein schematisches Prozessdiagramm, das einen Vorgang des Befestigens des Ventilbetätigers an dem manuellen Ventil zeigt, im Anschluss an 6, 7(a) und 7(b) sind schematische Ansichten, die das Befestigen eines zweiten Ständerteils zeigen, und 7(c) ist eine schematische Ansicht, die das Befestigen von Adaptern und Montageplatten an einem Betätigergehäuse zeigt.
- 8 (a) ist eine schematische Ansicht, die einen Zustand zeigt, in dem die Position des Betätigungskörpers und die Positionen der Ständerteile ausgerichtet sind, 8(b) ist eine schematische Ansicht, die einen Zustand zeigt, in dem die Montageplatten und die Ständerteile mit Klemmenknopfschrauben befestigt sind, 8(c) ist eine schematische Ansicht, die einen Zustand zeigt, in dem die Befestigung des Betätigungskörpers an dem Ventil abgeschlossen ist, und 8(d) ist eine schematische Ansicht, die einen Zustand zeigt, in dem ein Deckelteil des Gehäuses geöffnet ist.
- 9 (a) ist eine schematische Ansicht, die einen Zustand zeigt, in dem ein AC/DC-Wandler und der Betätigerkörper verbunden sind, und 9(b) ist eine schematische Ansicht, die einen Zustand zeigt, in dem der AC/DC-Wandler und der Betätigerkörper integriert sind.
- 10 ist eine schematische perspektivische Ansicht, die den Gesamtaufbau eines Ventilbetätigers, der ein weiteres Beispiel für einen erfindungsgemäßen Ventilbetätiger, und ein Ventilbefestigungsteil zeigt.
11 ist eine schematische perspektivische Ansicht, die den inneren Aufbau eines Gehäuses im Ventilbetätiger zeigt, wenn der Ventilbetätiger und das in 10 gezeigte Ventilbefestigungsteil von oben betrachtet werden.
12 ist eine schematische Draufsicht, die den inneren Aufbau des Gehäuses im Ventilbetätiger zeigt.
13 ist eine schematische perspektivische Ansicht, die eine Positionsbeziehung zwischen einem Halterungsteil und dem Ventilbefestigungsteil im Ventilbetätiger und eine Struktur des Ventilbefestigungsteils zeigt.
14 ist ein konzeptionelles Diagramm, das die Konfiguration eines Steuerungssystems zeigt.
15 ist ein schematisches Prozessdiagramm, das ein Verfahren zur Befestigung eines herkömmlichen Ventilbetätigers an einem Ventil zeigt.

Beschreibung der Ausführungsformen
Nachfolgend werden erfindungsgemäße Ausführungsformen beschrieben, um ein Verständnis der vorliegenden Erfindung zu vermitteln.
Es wird ein Ventilbetätiger 1, der ein Beispiel für einen Ventilbetätiger ist, bei dem die vorliegende Erfindung eingesetzt wird, beschrieben. Man beachte, dass in dem folgenden Beispiel eine Struktur gezeigt ist, in der ein Ventil 2 mit dem Ventilbetätiger 1 versehen ist. Das heißt, der Ventilbetätiger 1 fungiert als Stellglied zum Öffnen und Schließen des Ventils 2.
Das Ventil 2 ist eine Vorrichtung, die in einer Rohrleitung 200 installiert ist, die in einem Schiff vorgesehen ist und durch die ein Fluid fließt (siehe 6(a)), und die das Fluid steuert oder reguliert.
Ferner ist das Ventil 2 ein Durchgangsventil mit einem Körper 20, einem Griff 21, einer Ventilstange (nicht dargestellt) und Flanschen 22 (siehe 1 und 6(a)). Ferner hat der Griff 21 einen Rahmenabschnitt 210, der eine äußere Form bildet, und eine Vielzahl von Speichenabschnitten 211, die die Mitte des Griffs 21 und den Rahmenabschnitt 210 verbinden (siehe 6(a)). Da die Struktur des Ventils 2 eine bekannte Absperrventilstruktur ist, wird auf eine detaillierte Beschreibung verzichtet.
Ferner hat der Ventilbetätiger 1 einen Betätigerkörper 3 und ein Ventilbefestigungsteil 4 (siehe 1, 2 und 3). Das Ventilbefestigungsteil 4 ist ein Element, das an dem Ventil 2 befestigt ist und den Betätigungskörper 3 stützt. Einzelheiten der Befestigungsstruktur des Ventilbefestigungsteils 4 am Ventil 2 und der Verbindungsstruktur zwischen dem Betätigerkörper 3 und dem Ventilbefestigungsteil 4 werden später beschrieben.
Dabei ist die Art des Ventils, an dem der Ventilbetätiger 1 befestigt ist, nicht besonders eingeschränkt, und der Ventilbetätiger 1 kann so lange befestigt werden, wie es sich um ein Ventil mit einem Drehmechanismus wie einem Griff zur Steuerung des Fluids handelt.
Ferner ist der Griff 21 des Ventils 2 nicht notwendigerweise auf denjenigen beschränkt, der den Rahmenteil 210, der die äußere Form bildet, und die Vielzahl von Speichenabschnitten 211 aufweist, die die Mitte des Griffs 21 und den Rahmenteil 210 verbinden. Es reicht aus, wenn der Griff 21 eingerichtet ist, an einem später beschriebenen Halterungsteil 8 befestigt zu werden und in der Lage ist, das Ventil 2 zu öffnen und zu schließen. So kann beispielsweise eine Form mit einem Speichenabschnitt oder ein plattenförmiger Griff gewählt werden.
Der Aufbau des Ventilbetätigers 1 wird im Folgenden beschrieben.
Der Ventilbetätiger 1 besteht, wie oben beschrieben, aus dem Betätigerkörper 3 und dem Ventilbefestigungsteil 4.
Des Weiteren hat der Betätiger 3 ein Gehäuse 30, einen Motor 5, ein Riemenübertragungsteil 6 und ein Schneckenuntersetzungsgetriebe 7 (siehe 3 und 4). Ferner hat der Betätigerkörper 3 ein Halterungsteil 8 (siehe 2 und 5). Außerdem hat der Betätigerkörper 3 einen Servoantrieb 51 und ein Bedienerteil 53 (siehe 3 und 4).
Ferner hat das Gehäuse 30 ein äußeres Element, das darin Hauptteile aufnimmt, die den Betätigerkörper 3 bilden, wie z. B. den Motor 5, das Riemenübertragungsteil 6, das Schneckenuntersetzungsgetriebe 7, den Servoantrieb 51 und das Bedienerteil 53. Man beachte, dass in 3 und 4 ein Zustand dargestellt ist, in dem eine obere Platte des Gehäuses 30 entfernt ist, um eine innere Struktur des Gehäuses 30 zu zeigen.
Des Weiteren hat das Gehäuse 30 einen im Wesentlichen zylindrischen vorstehenden Abschnitt 300, der an seiner Unterseite ausgebildet ist, und das Halterungsteil 8 ist innerhalb des vorstehenden Abschnitts 300 angeordnet. Man beachte, dass der vorstehende Abschnitt 300 ein Element ist, das einem vorstehenden Montageabschnitt in den Ansprüchen der vorliegenden Anmeldung entspricht.
Ferner ist der Motor 5 eine Antriebsquelle im Ventilbetätiger 1 zur Erzeugung eines Drehmoments für die Drehung der Ventilstange des Ventils 2 über das Halterungsteil 8. Der Motor 5 besteht aus einem bürstenlosen Motor, der zu den gleichstromgetriebenen Gleichstrommotoren gehört. Außerdem hat der Motor 5 eine Drehwelle (nicht dargestellt) (siehe 4).
Ferner ist das Riemenübertragungsteil 6 ein Leistungsübertragungsmechanismus zur Übertragung der vom Motor 5 abgegebenen Leistung auf das Schneckenuntersetzungsgetriebe 7. Darüber hinaus ist das Riemenübertragungsteil 6 auch ein Mechanismus zur Geschwindigkeitsreduzierung, der das Drehmoment durch Reduzierung der Drehgeschwindigkeit der vom Motor 5 abgegebenen Leistung erhöht und das Drehmoment auf das Schneckenuntersetzungsgetriebe 7 überträgt. Der Leistungsmechanismus, wie das Riemenübertragungsteil 6, wird auch allgemein als Riemenantrieb bezeichnet.
Das Riemenübertragungsteil 6 hat eine Riemenscheibe mit kleinem Durchmesser 60, eine Riemenscheibe mit großem Durchmesser 61 und einen Riemen 62 (siehe 3 und 4). Die Riemenscheibe 60 mit kleinem Durchmesser ist ein Teil, das an der Drehwelle des Motors 5 festgelegt ist und sich zusammen mit der Drehwelle dreht. Die Riemenscheibe 61 mit großem Durchmesser ist ein Teil, das an einem Schneckenabschnitt 70 des später beschriebenen Schneckenuntersetzungsgetriebes 7 befestigt ist und sich zusammen mit dem Schneckenabschnitt 70 dreht.
Ferner ist der Riemen 62 ein Riemenelement, das zwischen der Riemenscheibe mit kleinem Durchmesser 60 und der Riemenscheibe mit großem Durchmesser 61 gespannt ist. Vertiefungen und Vorsprünge, die an den äußeren Umfangsflächen der Riemenscheibe mit kleinem Durchmesser 60 und der Riemenscheibe mit großem Durchmesser 61 ausgebildet sind, und Vertiefungen und Vorsprünge, die an einer inneren Umfangsfläche des Riemens 62 ausgebildet sind, sind aneinander angepasst, und die Riemenscheibe mit kleinem Durchmesser 60, die Riemenscheibe mit großem Durchmesser 61 und der Riemen 62 sind eingerichtet, sich integral zu drehen.
Man beachte, dass die Riemenscheibe mit kleinem Durchmesser 60 ein Element ist, das einer ersten Riemenscheibe in den Ansprüchen der vorliegenden Anmeldung entspricht. Die Riemenscheibe mit großem Durchmesser 61 ist ein Element, das einer zweiten Riemenscheibe in den Ansprüchen der vorliegenden Anmeldung entspricht.
Hier ist es nicht notwendigerweise erforderlich, eingerichtet zu sein, dass die Vertiefungen und Vorsprünge, die auf den äußeren Umfangsflächen der Riemenscheibe mit kleinem Durchmesser 60 und der Riemenscheibe mit großem Durchmesser 61 ausgebildet sind, und die Vertiefungen und Vorsprünge, die auf der inneren Umfangsfläche des Riemens 62 ausgebildet sind, aneinander angepasst sind und die Riemenscheibe mit kleinem Durchmesser 60, die Riemenscheibe mit großem Durchmesser 61 und der Riemen 62 integral rotieren. Der Riemen 62 kann beispielsweise eingerichtet sein, die Leistung durch die Reibungskraft zu übertragen, die zwischen der Riemenscheibe mit kleinem Durchmesser 60 und der Riemenscheibe mit großem Durchmesser 61 erzeugt wird.
In diesem Fall kann es vorgesehen sein, dass für die Riemenscheibe mit kleinem Durchmesser 60, die Riemenscheibe mit großem Durchmesser 61 und den Riemen 62 die Reibungskraft, die zwischen jedem der Elemente erzeugt wird, eingestellt wird, und wenn eine große Kraft, die ein bestimmtes Niveau überschreitet, eingesetzt wird und die Übertragungskraft groß wird, tritt Schlupf auf und eine Kraft, die ein bestimmtes Niveau überschreitet, kann nicht übertragen werden. Ist eine so große Kraft, die ein Ventildichtungselement (nicht dargestellt) des Ventils 2 beschädigt, im Begriff, angewendet zu werden, läuft im Ergebnis der Riemen 62 im Leerlauf und das Ventildichtungselement wird daran gehindert, beschädigt zu werden, um eine Verschlechterung der Dichtungsleistung zu verhindern.
Ferner haben die Durchmessergröße der Riemenscheibe mit kleinem Durchmesser 60 und die Durchmessergröße der Riemenscheibe mit großem Durchmesser 61 ein Verhältnis Riemenscheibe mit kleinem Durchmesser 60 : Riemenscheibe mit großem Durchmesser 61 = 1:2. Ferner kann die Drehzahl des Motors 5 entsprechend dem Größenverhältnis der Durchmesser der kleinen Riemenscheibe 60 und der großen Riemenscheibe 61 reduziert werden.
Das heißt, aus dem Größenverhältnis der Durchmesser der Riemenscheibe mit kleinem Durchmesser 60 und der Riemenscheibe mit großem Durchmesser 61 kann im Riemenübertragungsteil 6 ein Untersetzungsverhältnis von 1:2 erhalten werden. Entsprechend dem Untersetzungsverhältnis im Riemenantriebsteil 6 und dem Untersetzungsverhältnis, das sich aus dem Schneckenuntersetzungsgetriebe 7 ergibt, wird das vom Ventilbetätiger 1 abgegebene Drehmoment definiert.
Hierbei wird ein Kraftübertragungsmechanismus mit einem Riemen, wie das Riemenübertragungsteil 6, im Allgemeinen nicht für den Betätiger verwendet, da es schwierig ist, ein hohes Drehmoment zu übertragen (es ist nicht für große Kraftübertragung geeignet).
Wie jedoch später beschrieben wird, wird der Motor 5 mit einer Leistung von 100 W und einer geringen Größe in dem erfindungsgemäßen Ventilbetätiger 1. Daher ermöglicht der Leistungsübertragungsmechanismus unter Verwendung des Riemens, wie das Riemenübertragungsteil 6, eine ausreichende Leistungsübertragung. Infolgedessen wird die Drehgeschwindigkeit der Leistung des Motors 5 durch das Riemenübertragungsteil 6 reduziert und die Leistung kann auf das Schneckenuntersetzungsgetriebe 7 übertragen werden, während das Drehmoment erhöht wird.
Ferner ist das Verhältnis des Durchmessers der Scheibe mit kleinem Durchmesser 60 und des Durchmessers der Scheibe mit großem Durchmesser 61 nicht notwendigerweise auf das Verhältnis Riemenscheibe mit kleinem Durchmesser 60 : Riemenscheibe mit großem Durchmesser 61 = 1:2 beschränkt. Vorzugsweise ist jedoch der Durchmesser der großen Riemenscheibe 61 größer als der Durchmesser der kleinen Riemenscheibe 60, um das Geschwindigkeitsreduktionsverhältnis im Riemenübertragungsteil 6 zu erhalten. Um eine Vergrößerung des Betätigerkörpers 3 aufgrund einer Vergrößerung des Riemengetriebeteils 6 zu vermeiden, ist es vorteilhaft, dass das Verhältnis Durchmesser der Riemenscheibe mit kleinem Durchmesser 60 : Durchmesser der Riemenscheibe mit großem Durchmesser 61 = 1:2 oder weniger beträgt. Um sowohl eine Verkleinerung des Riemengetriebeteils 6 als auch ein hohes Geschwindigkeitsuntersetzungsverhältnis im Riemenübertragungsteil 6 zu erreichen, ist es vorteilhafter, wenn die Riemenscheibe mit kleinem Durchmesser 60 : die Riemenscheibe mit großem Durchmesser 61 im Durchmesser 1:2 beträgt.
Ferner ist es nicht notwendigerweise erforderlich, den Motor 5 mit einer Leistung von 100 W zu verwenden, und der Wert der Leistung ist nicht begrenzt, solange der Betätigerkörper 3 klein gemacht werden kann. Zum Beispiel kann erfindungsgemäß ein Motor mit einer Leistung von 50 bis 100 W verwendet werden.
Das Schneckengetriebe 7 ist ein Untersetzungsgetriebe, das das Drehmoment erhöht, indem es die Drehgeschwindigkeit der vom Riemenübertragungsteil 6 übertragenen Leistung weiter reduziert, und das Drehmoment auf das Halterungsteil 8 überträgt. Das Schneckenuntersetzungsgetriebe 7 hat ein Untersetzungsverhältnis von 1:50.
Ferner hat das Schneckenuntersetzungsgetriebe 7 einen Schneckenabschnitt 70 und ein Schneckenrad 71 (siehe 3 und 4). Der Schneckenabschnitt 70 und das Schneckenrad 71 sind jeweils mit einem Zahnradabschnitt (nicht dargestellt) versehen. Das Schneckenrad 71 ist orthogonal zum Schneckenabschnitt 70 angeordnet, und es handelt sich um Elemente, die eine Kraftübertragung durch Ineinandergreifen (Kämmen) ihrer Zahnradabschnitte bewirken.
Ferner hat das Schneckenrad 71 einen unteren Abschnitt, der mit dem Halterungsteil 8 verbunden ist. Das Schneckenrad 71 und der Halterungsteil 8 sind eingerichtet, sich gemeinsam zu drehen. Man beachte, dass für die Struktur des Schneckenuntersetzungsgetriebes 7 ein bekanntes Wellengetriebe angenommen werden und auf eine detaillierte Beschreibung der Struktur verzichtet werden kann.
Hierbei ist das Schneckengetriebe 7 nicht notwendigerweise auf ein Getriebe mit einem Untersetzungsverhältnis von 1:50 beschränkt, es kann auch ein Schneckengetriebe mit einem entsprechend geänderten Untersetzungsverhältnis verwendet werden.
Ferner sind im Gehäuse 30 ein von der Drehwelle des Motors 5 und dem Riemen 62 gebildeter Winkel und ein von dem Riemen 62 und dem Schneckenabschnitt 70 gebildeter Winkel jeweils so angeordnet, dass sie in der Draufsicht etwa 90 Grad betragen. Das Schneckenrad 71 ist von der Drehwelle, dem Riemen 62 und dem Schneckenabschnitt 70 umgeben.
Dadurch kann jedes Element des Motors 5, des Riemenübertragungsteils 6 und des Schneckenuntersetzungsgetriebes 7 kompakt in einem begrenzten Bereich des kleinen Gehäuses 30 untergebracht werden.
Ferner ist das Halterungsteil 8 ein Element, das den Griff 21 des Ventils 2 durch die vom Schneckenuntersetzungsgetriebe 7 übertragene Kraft dreht. Das heißt, dass das Halterungsteil 8 ein Teil ist, das das vom Betätigungskörper 3 abgegebene Drehmoment auf den Griff 21 des Ventils 2 wirken lässt.
Ferner hat das Halterungsteil 8 einen oberen Abschnitt, der am unteren Abschnitt des Schneckenrades 71 befestigt ist. Ferner hat das Halterungsteil 8 einen Schlitz 80, der von einem unteren Abschnitt in Richtung des oberen Abschnitts auf einer Seitenfläche des im Wesentlichen zylindrischen Körpers ausgebildet ist (siehe 2 und 5). Der Schlitz 80 ist ein Teil, der in den Speichenabschnitt 211 des Griffs 21 eingepasst ist (siehe 5).
Ferner ist eine Vielzahl von Schlitzen 80 des Halterungsteils 8 in Übereinstimmung mit der Anzahl der Speichenabschnitte 211 des Griffs 21 ausgebildet. Ferner ist die Länge des Schlitzes 80 in Längsrichtung so ausgebildet, dass sie gleich oder länger ist als der Hub (Hubweg) des Griffs 21, der sich durch das Öffnen und Schließen des Ventils 2 auf und ab bewegt.
Dadurch kann der Griff 21 im Bereich des Schlitzes 80 des Bügelteils 8 auf und ab bewegt werden, wenn der Griff 21 gedreht wird.
[Steuermechanismus des Motors]
Außerdem ist der Motor 5 an ein Steuersystem (nicht dargestellt) angeschlossen, und der Antrieb des Motors 5 wird gesteuert. Man beachte, dass das System, das den Antrieb des Motors 5 steuert, auch mit einem Absolutwertgeber (nicht dargestellt) verbunden ist. Der Absolutwertgeber ist ein Element, das am Motor 5 angebracht ist und die Erfassung der Drehpositionsinformationen im Motor 5 und die Positionssteuerung in Bezug auf die Drehbetätigung des Motors 5 durchführt.
Genauer gesagt wird der Antrieb des Motors 5 durch ein Steuersystem gesteuert, das aus einem Controller und dem Servoantrieb 51 besteht. Der Controller ist eine Befehlseinheit, die ein Betriebsbefehlssignal an den Servoantrieb 51 ausgibt.
Ferner ist der Servoantrieb 51 eine Steuereinheit, die ein Impulssignal an den Motor 5 ausgibt oder die Ausgabe derart steuert, dass er dem Befehlssignal des Controllers folgt. Man beachte, dass der Servoantrieb 51 ein Element ist, das einem Motorantrieb in den Ansprüchen der vorliegenden Anmeldung entspricht.
Ferner hat der Servoantrieb 51 eine untere CPU 520 und eine obere CPU 521 (siehe 14). Man beachte, dass die untere CPU 520 hier ein Element ist, das einer ersten CPU in den Ansprüchen der vorliegenden Anmeldung entspricht. Die obere CPU 521 ist hier ein Bauteil, das einer zweiten CPU in den Ansprüchen der vorliegenden Anmeldung entspricht.
Ferner ist die untere CPU 520 ein Element, das ein Impulssignal an den Motor 5 sendet. Ferner ist die untere CPU 520 ein Bauteil, das die Positionsinformation der Drehposition des Motors 5 vom Absolutwertgeber des Motors 5 erhält und an die obere CPU 521 die Information der Drehposition und Informationen über Bestimmungsergebnisse darüber, ob die Positionsinformation der Drehposition mit der von der oberen CPU angewiesenen Drehinformation übereinstimmt, überträgt.
Man beachte, dass in 14 die Übertragung des Impulssignals von der unteren CPU 520 an den Motor 5 durch das Referenzsymbol S4 und die Übertragung der Positionsinformationen vom Motor 5 an die untere CPU 520 durch das Referenzsymbol T4 gekennzeichnet ist.
Ferner ist die untere CPU 520 eingerichtet, dass sie ein Impulssignal mit einer Impulsmodulationsfrequenz von 20 kHz ausgibt. Daher wird die Zeit, für die das Impulssignal zum Drehen der Drehwelle ausgegeben wird, im Vergleich zu dem herkömmlichen Impulssignal mit einer Impulsmodulationsfrequenz von 10 kHz kurz, und die Drehwelle kann gleichmäßiger angetrieben werden. Infolgedessen können die Geräusche und Vibrationen, die beim Antrieb des Motors 5 entstehen, auf ein niedriges Niveau gedämpft werden.
Ferner ist die obere CPU 521 ein Element, das die untere CPU 520 steuert. Die obere CPU 521 ist ein Element, das die Drehgeschwindigkeit und die Drehposition des Motors 5 bestimmt und sie als Drehinformation an die untere CPU 520 überträgt. Die obere CPU 521 ist eingerichtet, dass eine Kommunikationssteuerung von der Außenseite des Ventilbetätigers 1 möglich ist.
Ferner ist die obere CPU 521 ein Element, das von der unteren CPU 520 die Positionsinformationen der Drehposition des Motors 5 und die Informationen über die Bestimmungsergebnisse darüber erhält, ob die Positionsinformationen der Drehposition mit den von der oberen CPU angewiesenen Drehinformationen übereinstimmen. Darüber hinaus ist die obere CPU 521 ein Element, das die Korrektursteuerung der Drehung bestimmt, wenn die Positionsinformation der Drehposition des Motors 5 nicht mit der angewiesenen Drehposition (Positionsinformation des theoretischen Wertes) anhand der von der unteren CPU 520 erhaltenen Informationen übereinstimmt.
Das heißt, die obere CPU 521 ist eingerichtet, dass sie die Drehung des Motors 5 unabhängig steuert. Die Einzelheiten der Steuerung der Drehung des Motors 5 durch die obere CPU 521 und die untere CPU 520 werden später beschrieben.
Man beachte, dass in 14 die Übertragung der Drehinformationen von der oberen CPU 521 an die untere CPU 520 durch das Referenzsymbol S3 und die Übertragung der Informationen von der unteren CPU 520 an die obere CPU 521 durch das Referenzsymbol T3 gekennzeichnet ist.
Ferner ist die obere CPU 521 ein Element, das die untere CPU 520 steuert, die das Impulssignal an den Motor 5 überträgt, wie oben beschrieben, und eine Funktion hat, das Impulssignal zu korrigieren, das von der unteren CPU ausgegeben wird, um den Rotationsbetrieb des Motors 5 zu korrigieren, wenn die Positionsinformation, auf der der Motor 5 gedreht wird, nicht mit der Drehinformation (theoretischer Wert) übereinstimmt, die der unteren CPU angewiesen wird.
Bei dem herkömmlichen Ventilbetätiger hat hierbei der Servoantrieb (CPU für Antrieb bzw. Treiber) in der vorliegenden Erfindung nur die untere CPU 520 und umfasst nicht ein Element entsprechend der oberen CPU 521.
Um die obere CPU 521 für den Servoantrieb bereitzustellen und eine unabhängige Steuerung allein durch den Ventilbetätiger wie im erfindungsgemäßen Ventilbetätiger 1 im herkömmlichen Ventilbetätiger zu ermöglichen, entsteht daher die Notwendigkeit, zusätzlich eine Hauptsteuerplatine bereitzustellen. Wenn eine solche Hauptsteuerplatine (z. B. mit einer Größe von 120 mm in der Breite, 120 mm in der Länge und 18 mm in der Höhe) hinzugefügt wird, wird das Gehäuse 30 oder der Aktuator Körper 3 groß.
Dementsprechend hat der Servoantrieb 51 die untere CPU 520 und die obere CPU 521 in dem Ventilbetätiger 1 der vorliegenden Erfindung, und der Ventilbetätiger 1 kann weiter verkleinert werden.
Darüber hinaus wird der Servoantrieb 51 weiter verkleinert, indem die im Servoantrieb 51 des Ventilbetätigers 1 der vorliegenden Erfindung enthaltenen Elemente vereinfacht werden. Zum Beispiel sind ein AD-Wandler und ein DA-Wandler, die im Servoantrieb des herkömmlichen Ventilbetätigers umfasst sind, entfernt. Ferner ist der DA-Wandler in einen Chip geformt und in den Servoantrieb 51 integriert.
Auf diese Weise wird die Anzahl der im Servoantrieb 51 enthaltenen Teile reduziert, um die Größe des Servoantriebs 51 zu verringern, und der Ventilbetätiger 1 kann weiter verkleinert werden.
Wie in 14 gezeigt, kann die obere CPU 521 ferner eingerichtet sein, dass sie von einer Netzwerk-CPU 522 und einer oberen CPU 523 im Steuerungssystem des Ventilbetätigers 1 der vorliegenden Erfindung gesteuert wird.
Die Netzwerk-CPU 522 ist ein Element, das den Betrieb einer Vielzahl von Ventilbetätigern 1 steuert. Darüber hinaus ist die Netzwerk-CPU 522 auch ein Element, das einen Befehl von der Top-CPU 523 an jedes Ventilbetätiger 1 überträgt.
Ferner ist die Netzwerk-CPU 522 beispielsweise ein Element, das in einer Netzwerksteuerungsbox enthalten ist, die mit einer Führungsmaschine verbunden ist, die in einer Vielzahl von Ventilbetätigern 1 eingesetzt wird.
Die Netzwerk-CPU 522 kann für die bidirektionale Kommunikation mit der Top-CPU 523 und die Gesamtsteuerung innerhalb der Gruppe zuständig sein. Darüber hinaus ist es möglich, eine Vielzahl von Gruppen zu konfigurieren, um ein Netzwerk zu bilden.
Ferner ist die obere CPU 523 beispielsweise ein Element, das in einer zentralen Überwachungsvorrichtung enthalten ist, die einem Steuerhaus usw. zur Verfügung gestellt wird, und ist ein Element, das den Betriebszustand des Rohrleitungssystems erfasst und den Ventilbetrieb (Blockierung des Ventils, Stopp des Ventilbetätigers 1 usw.) bestimmt, wenn eine Abnormalität auftritt.
Wie oben beschrieben, kann die Mehrzahl der Ventilbetätiger 1 gemeinsam in einer Gruppeneinheit gesteuert werden, indem die Netzwerk-CPU 522 und die Top-CPU 523 einbezogen werden.
Man beachte, dass in 14 die Übertragung der Informationen von der Netzwerk-CPU 522 an die obere CPU 521 durch das Referenzsymbol S2 und die Übertragung der Informationen von der oberen CPU 521 an die Netzwerk-CPU 522 durch das Referenzsymbol T2 gekennzeichnet ist. Ferner wird die Übertragung der Informationen von der oberen CPU 523 an die Netzwerk-CPU 522 durch das Referenzsymbol S1 angezeigt, und die Übertragung der Informationen von der Netzwerk-CPU 522 an die Top-CPU 523 wird durch das Referenzsymbol T1 angezeigt.
Ferner ist das Bedienerteil 53 ein Betätigungsteil zum manuellen Ändern der Einstellungen des Servoantriebs 51 des Motors 5 und des Schneckenuntersetzungsgetriebes 7. Wenn ein Bediener den Einstellungszustand eines jeden Elements ändern möchte, kann er/sie das Bedienerteil 53 betätigen, um die Arbeit auszuführen. Darüber hinaus verfügt das Bedienerteil 53 über eine Bedientaste, eine Anzeigevorrichtung usw. (Referenzsymbol weggelassen).
Nachfolgend wird der Aufbau des Ventilbefestigungsteils 4 beschrieben.
Das Ventilbefestigungsteil 4 ist ein Element, das am Ventil 2 befestigt ist und zur Abstützung des Betätigerkörpers 3 dient, wie oben beschrieben.
Das Ventilbefestigungsteil 4 besteht aus Adaptern 40, Montageplatten 41, Ständerteilen 42 und Klemmenknopfschrauben 500 (siehe 2, 3 und 5). Die Adapter 40, die Montageplatten 41, die Ständerteile 42 und die Klemmenknopfschrauben 500 sind jeweils so angeordnet, dass zwei mit dem vorstehenden Abschnitt 300 des Gehäuses 30 als Zentrum gepaart sind.
Ferner ist der Adapter 40 ein Element, das eine Struktur fixiert, in der die Montageplatte 41 und der Ständerteil 42 mit dem vorstehenden Teil 300 des Gehäuses 30 integriert sind.
Ferner ist der Adapter 40 eingerichtet, die Positionen einer Vielzahl von Befestigungslöchern 301 auszuwählen, die in einem konstanten Abstand an einer äußeren Umfangsfläche des vorstehenden Abschnitts 300 ausgebildet sind, und in Bezug auf die Vielzahl von Befestigungslöchern 301 anbringbar und abnehmbar zu sein. Infolgedessen wird der Betätigungskörper 3 in einer Richtung gedreht, die durch das Referenzsymbol R in 7(c) angezeigt wird, um seine Ausrichtung zu ändern, und der vorstehende Abschnitt 300 kann an dem Adapter 40 befestigt werden.
Im Falle des vorstehenden Abschnitts 300 im Betätigerkörper 3 kann beispielsweise die Ausrichtung des Betätigerkörpers 3 um etwa alle 30 Grad in der durch das Bezugssymbol R in 7(c) angegebenen Drehrichtung geändert und eingestellt werden, indem die Position der Befestigungslöcher 301 geändert wird. Dadurch kann der Freiheitsgrad der Einbaulage des Betätigerkörpers 3 zusätzlich zum Aufbau um das Ventil 2 herum erhöht werden.
Ferner ist die Montageplatte 41 ein Element, das den Adapter 40 und den Ständerteil 42 verbindet. Ferner ist der Ständerteil 42 ein Element, das eine Struktur fixiert, in der der Adapter 40 und die Montageplatte 41 mit dem Flansch 22 des Ventils 2 integriert sind (siehe 5).
Ferner ist die Klemmenknopfschraube 500 ein Element, das die Montageplatte 41 und den Ständerteil 42 abnehmbar fixiert. Die Klemmenknopfschraube 500 kann die Montageplatte 41 und das Ständerteil 42 ohne Verwendung eines separaten Werkzeugs leicht befestigen, indem die Klemmenknopfschraube 500 an der Montageplatte 41 und dem Ständerteil 42 angebracht wird.
Nachfolgend wird ein Verfahren zur Befestigung des Betätigungskörpers 3 am Ventil 2 unter Verwendung des Ventilbefestigungsteils 4 unter Bezugnahme auf die Zeichnungsfiguren beschrieben.
Zunächst wird, wie in 6 (a) gezeigt, ein manuelles Ventil 2, das ein Objekt ist, an dem der Betätigungskörper 3 befestigt werden soll, an der Leitung 200 angebracht.
Wie in 6(b) dargestellt, ist der Ständerteil 42 über eine Schraube 420 und eine Mutter 421 am Flansch 22 des Ventils 2 befestigt. Ein Ständerteil 42 kann mit einem Satz von Schrauben 420 und Muttern 421 an dem Flansch 22 befestigt werden. Man beachte, dass ein durch das Referenzsymbol X gekennzeichneter Bereich vergrößert ist, um eine mit der Schraube 420 und der Mutter 421 befestigte Stelle in 6(c) zu zeigen.
Wie in 7(a) und 7(b) gezeigt, wird das Ständerteil 42 über die Schraube 420 und die Mutter 421 an dem anderen Flansch 22 befestigt. Mit dem bisherigen Ablauf ist die Befestigung des Ständerteils 42 an der Armatur 2 abgeschlossen.
Als nächstes werden, wie in 7(c) gezeigt, die Adapter 40 und die Montageplatten 41 an dem Aktuatorgehäuse 3 befestigt. Wie oben beschrieben, kann der Adapter 40 die Positionen der mehreren Befestigungslöcher 301 auswählen und fixieren, die in einem konstanten Abstand an der äußeren Umfangsfläche des vorstehenden Teils 300 ausgebildet sind.
Die äußere Umfangsfläche des vorstehenden Teils 300 wird von beiden Seiten von den Adaptern 40 umschlossen und fixiert, und die Adapter 40 und die Montageplatten 41 werden befestigt. Durch den bisherigen Ablauf ist die Arbeit der Befestigung der Adapter 40 und der Montageplatten 41 an dem Betätigungskörper 3 abgeschlossen.
Als nächstes werden, wie in 8(a) gezeigt, die Positionen der Montageplatten 41 und das Ständerteil 42 sowie die Positionen der Schlitze 80 des Halterungsteils 8 und der Speichenabschnitte 211 des Griffs 21 ausgerichtet, und der Betätigungskörper 3 wird an dem Ventil 2 befestigt.
Wie in 8(b) gezeigt, werden die Positionen der Stellen, an denen die Montageplatten 41 und die Ständerteile 42 verbunden sind, ausgerichtet, die Klemmenknopfschrauben 500 werden so eingesetzt, dass sie beide Elemente durchdringen, und die Montageplatten 41 und die Ständerteile 42 werden befestigt.
Bei der Befestigung mit den Klemmenknopfschrauben 500 (auch Klemmenknopfschrauben 500 genannt) können die Montageplatten 41 und die Ständerteile 42 ohne Verwendung eines separaten Werkzeugs oder Verbindungselements befestigt werden. Außerdem ist die Befestigung durch einfaches Einsetzen der Klemmenknopfschrauben 500 von der Außenseite der Montageplatten 41 derart nach innen möglich, dass die Klemmenknopfschrauben 500 auch in einem begrenzten Arbeitsraum eines Schiffes leicht angebracht werden können.
Durch den obigen Ablauf, wie in 8(c) gezeigt, ist die Befestigung des Betätigungskörpers 3 an dem Ventil 2 abgeschlossen. Auf diese Weise kann der Ventilbetätiger 1 unter Verwendung des Ventilbefestigungsteils 4 in Bezug auf das manuelle Ventil 2 angeordnet werden, um das Ventil 2 in einem einfachen Verfahren zu motorisieren.
Ferner kann in dem Ventilbetätiger, bei dem die vorliegende Erfindung eingesetzt wird, ein AC/DC-Wandler mit dem Betätigerkörper 3 verbunden werden, um eine Struktur zu haben, die mit einer Wechselstromversorgung kompatibel ist. Nachfolgend wird ein Beispiel für den Aufbau und das Verfahren zum Anschluss des AC/DC-Wandlers beschrieben.
Zunächst wird, wie in 8(d) gezeigt, der Deckelteil 30, der sich auf der Oberseite des Gehäuses 30 des Betätigungskörpers 3 befindet, entfernt.
Wie in 9(a) gezeigt, ist eine Buchse 32, die als Verbindungsteil mit einem AC/DC-Wandler 600 dient, an einem oberen Teil des Betätigerkörpers 3 vorgesehen. Ein Steckverbinder 601, der mit der Buchse 32 des Betätigerkörper 3 elektrisch verbunden werden kann, ist an einem unteren Teil des AC/DC-Wandlers 600 vorgesehen.
Man beachte, dass die von den Referenzsymbolen X1 und X2 in 9(a) umgebenen Bereiche Stellen sind, an denen die Buchse 32 und der Steckverbinder 601 ausgebildet sind, und dass Diagramme, in denen diese Teile vergrößert dargestellt sind, auf der rechten Seite von 9(a) gezeigt werden.
Der Betätigungskörper 3 kann eine Struktur aufweisen, die mit einer Wechselstromversorgung kompatibel ist, indem der Betätigungskörper 3 und der AC/DC-Wandler 600 an den Teilen der Buchse 32 und des Steckverbinders 601 elektrisch verbunden werden (siehe 9(b)). Darüber hinaus ist es auch möglich, den AC/DC-Wandler 600 an einen Spannungsunterschied anzupassen, indem Einheiten gleicher Form gebildet werden, die unterschiedlichen Spannungen entsprechen.
[Über die Steuerung des Motors]
Nachfolgend wird das Ansteuern des Motors 5 im erfindungsgemäßen Ventilbetätiger 1 beschrieben.
Zunächst weist der erfindungsgemäße Ventilstellantrieb im Gegensatz zu einem allgemeinen Stellantrieb keine Vielseitigkeit in der Verwendung für verschiedene Anwendungen auf. Der Ventilbetätiger wird beispielsweise für die folgenden Antriebsanwendungen verwendet, wie im Fall, dass ein manuelles Ventil motorisiert wird.

(1) Der Umfang der Drehbetätigung eines anzutreibenden Objekts betrifft eine Drehbetätigung von mehreren bis zu einem Dutzend Mal.
(2) Die Zeit, in der der Drehvorgang des anzutreibenden Objekts kontinuierlich durchgeführt wird, liegt innerhalb einer Minute oder einiger zehn Sekunden.
(3) In Bezug auf die oben beschriebenen Bedingungen von (1) und (2) wird die Drehbetätigung des anzutreibenden Objekts bei einer Drehgeschwindigkeit einer Ausgangswelle von etwa einigen zehn Umdrehungen pro Minute abgeschlossen.
(4) Das für die Drehbetätigung des anzutreibenden Objekts erforderliche Ausgangsdrehmoment variiert entsprechend der Änderung des Gleitwiderstands. Man beachte, dass die Änderung des Gleitwiderstands nicht nur einen Gegenstand umfasst, dessen Gleitwiderstand sich aufgrund des ursprünglichen Antriebs wie beim Öffnen und Schließen des Ventils ändert, sondern auch eine Änderung eines Gegenstands, dessen Gleitwiderstand sich aufgrund von Verschleiß im Laufe der Zeit ändert, oder eines Gegenstands, dessen Gleitwiderstand sich aufgrund von Fremdkörpern wie Staub in einem Drehmechanismus ändert. Außerdem ist die folgende Antriebsbedingung enthalten, wenn sich der Drehmechanismus (Griff 21) zusammen mit der Drehung auf und ab bewegt, wie bei dem oben beschriebenen manuellen Ventil 2.
(5) Der Bewegungshub des Drehmechanismus des anzutreibenden Objekts liegt in einem Bereich von etwa 5 mm bis 50 mm.

Wie soeben beschrieben, wendet der Ventilbetätiger, bei dem die vorliegende Erfindung eingesetzt wird, eine Antriebskraft auf ein Objekt an, das unter den vorgenannten Bedingungen angetrieben werden soll. Obwohl die Hauptanwendung ist es, das manuelle Ventil zu motorisieren, kann die vorliegende Erfindung auch verwendet werden, um die Antriebskraft auf ein Lenkrad eines Autos, ein Ruder eines Schiffes, usw. anzuwenden. Darüber hinaus ist die vorliegende Erfindung nicht darauf beschränkt und kann für Anwendungen verwendet werden, bei denen die Antriebskraft unter gleichen Bedingungen / Voraussetzungen aufgebracht werden kann.
Darüber hinaus ist es bei den Anwendungen des herkömmlichen Betätigers üblich, mit anderen als den vorstehend geschilderten Bedingungen als den oben unter (1) bis (5) beschriebenen angetrieben zu werden. Das heißt, der Fall, in dem die Anwendung der Antriebskraft mit dem Betätiger erforderlich ist, ist zum Beispiel eine solche Anwendung, dass der Griff gedreht wird, um ein schweres Objekt um 1 bis 2 m zu heben (zum Beispiel das Öffnen und Schließen eines Tores). In diesem Fall kann die Drehung des Griffs mehrere Dutzend oder mehr Mal erfolgen, und die Zeit, in der die Drehung kontinuierlich durchgeführt wird, kann mehrere Minuten oder mehrere Dutzend Minuten betragen. Die Drehgeschwindigkeit der Ausgangswelle erfordert eine höhere Drehgeschwindigkeit, z. B. 100 U/min oder mehr. Darüber hinaus wird die Strecke, auf der sich das Objekt bewegt, zu einer längeren Hubstrecke von 1 bis 2 m. Wie soeben beschrieben, sind die Anwendungen des allgemeinen Betätigers (Stellglieds) und die Anwendungen des Ventilbetätigers, bei dem die vorliegende Erfindung eingesetzt wird, hinsichtlich der Antriebsumstände völlig unterschiedlich.
Unter den oben beschriebenen Umständen ist bei dem Motor 5 des Ventilbetätigers 1, bei dem die vorliegende Erfindung eingesetzt wird, die obere CPU 521, die im Servoantrieb 51 enthalten ist, eingerichtet, die Größe des Stroms, der zum Motor 5 fließt (Steuerung der unteren CPU 520), in Übereinstimmung mit dem Gleitwiderstand einzustellen, wenn der Griff 21 gedreht wird.
Ferner wird ein maximaler Stromwert, der derjenige maximale Stromwert ist, der innerhalb der vorbestimmten Ansteuerzeit geliefert werden kann, für den Motor 5 eingestellt, und die obere CPU 521 ist eingerichtet, den Wert des Stroms, der zum Motor 5 fließt, innerhalb des Bereichs der vorbestimmten Antriebszeit und des maximalen Stromwerts einzustellen. Man beachte, dass die Norm, auf die hier Bezug genommen wird, Informationen über Bedingungen bezüglich der Betriebsgarantie ist, die vom Motorhersteller in Bezug auf den Antrieb des Motors 5 festgelegt wurde.
Genauer gesagt hat der Motor im konventionellen Betätiger einen festgelegten Nennstrom, bei dem der Betrieb auch im Dauerbetrieb gewährleistet ist, und in einer Universalsteuerung ist festgelegt, dass der Motor unter Betriebsbedingungen auf der Grundlage des Nennstroms betrieben wird. Ferner wird der Wert von etwa dem Dreifachen des Nennstroms als maximaler Strom bestimmt, wenn es sich um eine kurze Zeit handelt, und der Betrieb des Motors ist auch dann gewährleistet, wenn der Motor für eine bestimmte Zeit oder weniger mit dem maximalen Stromwert gedreht wird.
Ferner ist der Ventilbetätiger in der Universalsteuerung so ausgelegt, dass er angehalten wird, wenn die auf dem Nennstrom basierenden Betriebsbedingungen nicht erfüllt sind. Der Fall, in dem die auf dem Nennstrom basierenden Betriebsbedingungen nicht erfüllt sind, ist beispielsweise ein Fall, in dem ein Stromwert, der größer als der Nennstrom ist, für eine bestimmte Zeitspanne oder länger fließt, oder ein Fall, in dem ein Stromwert, der größer als der Nennstrom ist, mehrmals innerhalb einer vorbestimmten Zeit fließt. Solche auf dem Nennstrom basierenden Betriebsbedingungen werden festgelegt, um zu verhindern, dass der Motor beschädigt wird, wenn er zwangsweise mit Strom versorgt wird.
Daher ist die obere CPU 521 im Motor 5 des Ventilbetätigers 1 der vorliegenden Erfindung eingerichtet, den Wert des zum Motor 5 fließenden Stroms entsprechend dem Gleitwiderstand einzustellen. Ferner ist die obere CPU 521 eingerichtet, dass sie den Wert des Stroms, der zum Motor 5 fließt, innerhalb des Bereichs der vorgegebenen Antriebszeit und des maximalen Stromwerts, der durch den Standard des Motors 5 festgelegt ist, einstellt.
Mit dieser Einstellung kann im Motor 5 ein etwa dreimal größeres Drehmoment als beim Anlegen des Nennstroms ausgeübt werden, indem ein Strom nahe dem Maximalstrom an den Motor angelegt wird, wenn der Gleitwiderstand groß ist und ein hohes Drehmoment beim Öffnen und Schließen des Ventils erforderlich ist. Darüber hinaus kann die obere CPU 521 die Drehgeschwindigkeit und den Wert des Stroms, der zum Motor 5 fließt, auf die normalen Einstellbedingungen zurücksetzen, nachdem der Gleitwiderstand gesenkt wurde und die Situation, in der das hohe Drehmoment erforderlich ist, abgeschlossen ist.
Wie oben beschrieben, kann die obere CPU 521 im erfindungsgemäßen Ventilbetätiger 1 die Größe des zum Motor 5 fließenden Stroms entsprechend dem Schiebewiderstand einstellen, wenn der Griff gedreht wird. Daher kann, selbst wenn ein Motor mit kleiner Leistung und kleiner Größe verwendet wird, die zum Öffnen und Schließen des Griffs erforderliche Arbeit innerhalb des Bereichs der vorbestimmten Antriebszeit und des vom Motorhersteller angegebenen maximalen Stromwerts ausgegeben werden, indem die Anzahl der Umdrehungen des Motors bei zunehmender Last verringert wird und ein großer Strom mit einem Wert des maximalen Stromwerts oder weniger geliefert wird, um das Drehmoment zu erhöhen.
Mit anderen Worten, selbst wenn ein kleiner Motor verwendet wird, kann eine Antriebsleistung erzielt werden, die gleich oder größer ist als die eines herkömmlichen großen Motors bei Nennstrom. Da der kleine Motor verwendet werden kann, trägt er außerdem zu einer Verkleinerung des gesamten Betätigers bei.
Der erfindungsgemäße Ventilbetätiger 1 und der Motor 5 können z.B. in den folgenden Größen hergestellt werden.
Erstens kann der Betätigerkörper 3 im Falle einer Struktur, die durch eine Gleichstromversorgung angetrieben werden kann, mit einer Höhe von 72 mm von einem oberen Ende des Griffs 21 des Ventils 2 bis zu einem oberen Ende des Betätigungskörpers 3, einer Breite von 157 mm und einer Länge von 170 mm ausgelegt werden. Ferner kann die Höhe nur des Gehäuses 30 des Betätigungskörpers 3 mit einer Größe von 56 mm ausgelegt werden.
Ferner kann für den Motor 5 eine Größe mit einer Höhe und Breite von 40 mm, einer Länge von 95 mm und einer Leistung von 100 W verwendet werden. Ferner kann der Servoantrieb 51 mit einer Breite von 30 mm, einer Länge von 80 mm und einer Höhe von 14 mm ausgelegt werden. Man beachte, dass dieser Motor 5 die gleiche Leistung wie ein Motor mit einer Größe von 80 mm in Höhe und Breite, 116 mm in der Länge und 400 W in der Leistung aufweisen kann.
Der oben erwähnte Ventilbetätiger 1, bei dem die vorliegende Erfindung eingesetzt wird, ist ausreichend klein und kann dennoch den Antrieb zum Öffnen und Schließen des Ventils 2 steuern. Darüber hinaus ist der Ventilbetätiger 1 in der Lage, unabhängig zu steuern und kann die Drehbewegung des Griffs 21 mit hoher Präzision steuern, ohne dass die Hand des Bedieners eingreifen muss.
Nachfolgend wird der Aufbau eines weiteren Ausführungsbeispiels des erfindungsgemäßen Ventilbetätigers unter Bezugnahme auf die 10 bis 13 beschrieben.
Man beachte, dass sich die folgende Beschreibung auf Punkte konzentriert, die sich von der oben beschriebenen Struktur des Ventilbetätigers 1 unterscheiden, und dass eine Beschreibung des Überschneidungsbereichs weggelassen wird.
Ein Ventilbetätiger 1a, der ein weiteres Beispiel für einen erfindungsgemäßen Ventilbetätiger ist, unterscheidet sich von dem oben beschriebenen Ventilbetätiger 1 hauptsächlich durch den Aufbau des Ventilbefestigungsteils. Das Ventilbetätiger 1a hat einen Betätigerkörper 3a und ein Ventilbefestigungsteil 4a (siehe 10 und 11).
Außerdem hat der Betätigungskörper 3a ein Gehäuse 30a und ein Halterungsteil 8a. Außerdem hat das Gehäuse 30a einen vorstehenden Abschnitt 300a zur Befestigung des Ventilbefestigungsteils 4a (siehe 10).
Ferner hat das Ventilbefestigungsteil 4a Stützsäulenabschnitte 41a und Montageflansche 42a (siehe 10, 11 und 13).
Des Weiteren verfügt der Betätigerkörper 3a über einen Motor 5a, ein Riemenübertragungselement 6a und ein Schneckenuntersetzungsgetriebe 7a (siehe 11 und 12) .
Das Riemenantriebsteil 6a hat eine Riemenscheibe mit kleinem Durchmesser 60a, eine Riemenscheibe mit großem Durchmesser 61a und einen Riemen 62a. Ferner hat das Schneckenuntersetzungsgetriebe 7a einen Schneckenabschnitt 70a und ein Schneckenrad 71a (siehe 11 und 12).
Die Stützsäulenabschnitte 41a des Ventilbefestigungsteils 4a sind an einer äußeren Umfangsfläche des vorspringenden Abschnitts 300a des Gehäuses 30a befestigt und dienen als Elemente, die das Gehäuse 30a und die Montageflansche 42a verbinden.
Die Montageflansche 42a des Ventilbefestigungsteils 4a sind außerhalb eines Stützabschnitts (ohne Bezugsziffer) angeordnet, der am Ventilkörper des Ventils vorgesehen ist, werden mit dem Stützabschnitt zwischen einem Paar von Montageflanschen 42a befestigt und dienen als Elemente, die den Betätigungskörper 3a an einem oberen Abschnitt des Ventils stützen.
Ferner sind in den beiden Montageflanschen 42a jeweils Verbindungselemente (nicht dargestellt) angeordnet, und es sind Befestigungslöcher 420a zur Verbindung der beiden Montageflansche 42a ausgebildet (siehe 13). Ein Bediener kann die Montageflansche 42a einfach am Ventil befestigen, indem er die Montageflansche 42a so anordnet, dass sie den Stützabschnitt des Ventils einklemmen und die Verbindungselemente in die Montagelöcher 420a einsetzen.
Auf diese Weise kann der erfindungsgemäße Ventilbetätiger mit verschiedenen Strukturen am Ventil befestigt werden.
Wie oben beschrieben, kann der Betätiger, bei dem die vorliegende Erfindung eingesetzt wird, leicht an dem manuellen Ventil angebracht werden, kann das Ventil motorisieren, ist ausreichend klein, um in einem engen Einbauraum platziert werden zu können, hat eine ausgezeichnete Kraftübertragungsleistung und ist in der Lage, eine hochpräzise Steuerung.
Bezugszeichenliste

1: Ventilbetätiger
2: Ventil
20: Körper
21: Griff
210: Rahmenteil
211: Speichenabschnitt
22: Flansch
200: Rohr
3: Betätigerkörper
31: Deckelteil
32: Buchse
30: Gehäuse
300: vorstehender Teil
301: Montageloch
4: Ventilbefestigungsteil
40: Adapter
41: Montageplatte
42: Ständerteil
420: Bolzen
421: Mutter
500: Klemmenknopfschraube
5: Motor
51: Servoantrieb
520: untere CPU
521: obere CPU
522: Netzwerk-CPU
523: oberste CPU (Top-CPU)
53: Bedienerteil
6: Riemenübertragungsteil
60: Scheibe mit kleinem Durchmesser
61: Riemenscheibe mit großem Durchmesser
62: Riemen
600: AC/DC-Wandler
601: Steckverbinder
7: Schneckenuntersetzungsgetriebe
70: Schneckenabschnitt
71: Schneckenrad
8: Halterungsteil
80: Schlitz

ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Zitierte Patentliteratur

JP H9329259 [0008]

Claims

Ventilbetätiger, umfassend: ein Gehäuse; einen Motor, der im Inneren des Gehäuses angeordnet ist und mit einer Drehwelle als Antriebsquelle dient; eine erste Riemenscheibe, die an der Drehwelle festgelegt ist; eine zweite Riemenscheibe, die mit der ersten Riemenscheibe gepaart ist und einen größeren Durchmesser als die erste Riemenscheibe hat; einen Riemen, der zwischen der ersten Riemenscheibe und der zweiten Riemenscheibe gespannt ist; ein Schneckenuntersetzungsgetriebe, das einen Schneckenabschnitt aufweist, an dem die zweite Riemenscheibe befestigt ist, und ein Schneckenrad, das orthogonal zu dem Schneckenabschnitt angeordnet ist und eine Kraftübertragung durch Zahneingriff mit dem Schneckenabschnitt bewirkt, wobei das Schneckenuntersetzungsgetriebe im Inneren des Gehäuses angeordnet ist; ein Ventilbefestigungsteil, das an einem vorbestimmten Ventil mit einem Griff befestigt ist und das Gehäuse über dem Griff trägt; und ein Halterungsteil, das an dem Schneckenuntersetzungsgetriebe angebracht ist, eingerichtet ist, mittels einet Antriebskraft des Motors drehbar zu sein, zwischen dem Gehäuse und dem Griff angeordnet ist und an dem Griff angebracht ist, um das vorbestimmte Ventil zu öffnen und zu schließen.
Ventilbetätiger nach Anspruch 1, wobei das Größenverhältnis des Durchmessers der ersten Scheibe zum Durchmesser der zweiten Scheibe 1:2 oder weniger beträgt.
Ventilbetätiger nach Anspruch 1 oder 2, wobei ein von der Drehwelle und dem Riemen gebildeter Winkel und ein von dem Riemen und dem Schneckenabschnitt gebildeter Winkel jeweils etwa 90 Grad betragen, und das Schneckenrad von der Drehwelle, dem Riemen und dem Schneckenteil umgeben ist.
Ventilbetätiger nach Anspruch 1, 2 oder 3, ferner umfassend einen Motorantrieb, der im Inneren des Gehäuses angeordnet ist und das Fahren des Motors steuert, wobei der Motor über einen Absolutwertgeber verfügt, der eine absolute Position der Drehwelle des Motors speichert, und der Motorantrieb eine erste CPU zum Steuern eines Impulssignals, das eine Drehposition des Motors steuert, und eine zweite CPU zum Steuern der ersten CPU und zum Einstellen der Größe eines Stroms, der, entsprechend dem Gleitwiderstand, wenn der Griff gedreht wird, zu dem Motor fließt, umfasst.
Ventilbetätiger nach Anspruch 4, wobei für den Motor ein maximaler Stromwert eingestellt wird, welcher derjenige maximale Stromwert ist, der innerhalb einer vorgegebenen Ansteuerzeit geliefert werden kann, und die zweite CPU den zum Motor fließenden Strom in einem Bereich zwischen der vorgegebenen Ansteuerzeit und dem maximalen Stromwert einstellt.
Ventilbetätiger nach einem der Ansprüche 1 bis 5, wobei der Griff ein Rahmenteil, das eine äußere Form des Griffs bildet, und eine Vielzahl von Speichenabschnitten aufweist, die einen Mittelteil des Rahmenteils und das Rahmenteil verbinden, und das Halterungsteil mit Schlitzen ausgebildet ist, die an den Speichenabschnitten angebracht sind.
Ventilbetätigungselement nach einem der Ansprüche 1 bis 6, wobei das Gehäuse mit einem vorstehenden Montageabschnitt versehen ist, bei dem es sich um einen im Wesentlichen zylindrischen Körper handelt, der dadurch gebildet ist, dass er von einer dem Griff gegenüberliegenden Fläche in Richtung des Griffs vorsteht, der mit dem Halterungsteil im Inneren angeordnet ist und der mit einer Vielzahl von Montagelöchern an einem Umfang einer äußeren Umfangsfläche ausgebildet ist, und das Ventilbefestigungsteil ein Paar von Adaptern umfasst, die eingerichtet sind, an dem vorstehenden Montageabschnitt über die Montagelöcher angebracht und von diesem gelöst zu werden, und die den vorstehenden Montageabschnitt einklemmen und fixieren.
Ventilbetätiger, umfassend: ein Gehäuse; einen Motor, der im Inneren des Gehäuses angeordnet ist und mit einer Drehwelle als Antriebsquelle dient; eine erste Riemenscheibe, die an der Drehwelle festgelegt ist; eine zweite Riemenscheibe, die mit der ersten Riemenscheibe gepaart ist und einen größeren Durchmesser als die erste Riemenscheibe hat; einen Riemen, der zwischen der ersten Riemenscheibe und der zweiten Riemenscheibe gespannt ist; ein Schneckenuntersetzungsgetriebe, das einen Schneckenabschnitt, an dem die zweite Riemenscheibe befestigt ist, und ein Schneckenrad aufweist, das orthogonal zu dem Schneckenabschnitt angeordnet ist und eine Kraftübertragung durch Ineinandergreifen von Zahnrädern mit dem Schneckenabschnitt durchführt, wobei das Schneckenuntersetzungsgetriebe im Inneren des Gehäuses angeordnet und eingerichtet ist, ein vorbestimmtes Ventil zu drehen; und ein Ventilbefestigungsteil, das an dem vorbestimmten Ventil befestigt ist und das Gehäuse über dem vorbestimmten Ventil trägt.