DE1550639C - Elektromotorischer Stellantrieb fur Ventile mit einem Federspannwerk - Google Patents

Description

gung des Ventilverschlußstückes unabhängig davon, ob sich die Schnellschlußeinrichtung in der entspannten oder in der gespannten Lage befindet, nicht möglich. Zwar kann bei der bekannten Konstruktion die Nachführung der bei Verstellung des Ventils durch die Feder nicht mitbewegten Ventilantriebsteile veranlaßt werden, so daß die Feder motorisch erneut gespannt und verriegelt wird. Zur Auslösung des Federspannwerkes ist aber eine Verdrehung der Ventilstange durch den von einer Schraubenfeder gebildeten Kraftspeicher des Federspannwerkes erforderlich. Dadurch wird das Anwendungsgebiet einer solchen Einrichtung beschränkt bzw. die Konstruktion kompliziert. Eine · Verdrehung des Stellgliedes ist nämlich nicht immer und überall anwendbar, z. B. nicht bei Schieberventilen, wenn nicht eine zugschlüssige, aber eine Verdrehung zulassende Verbindung der zweigeteilten Schieberspindel vorgesehen wird. Ferner muß zur Erzielung der nötigen Verdrehung die Feder des Kraftspeichers bei der bekannten Konstruktion sehr stark ausgebildet werden, um das auslösende Moment mit Sicherheit aufbringen zu können. Diese Federkraft muß aber bei der Wiederspannung des Federspannwerkes überwunden werden. Im Gegensatz dazu ist bei der erfindungsgemä-. ßen Konstruktion das Stellglied keiner wie immer gearteten Verdrehung unterworfen, und es braucht die Feder des Federspannwerkes keine Verdrehungswirkung auszuüben, wodurch nicht nur die Konstruktion vereinfacht und sicherer gestaltet, sondern auch der für die Wiederspannung des Federspannwerkes nötige Kraftaufwand herabgesetzt wird.

Bei einer anderen bekannten Konstruktion eines elektromotorisch angetriebenen Schnellschlußventils nach der deutschen Patentschrift 710 292 ist ein Schneckenrad mittels einer lösbaren Sperrung festgelegt, und es ist eine vom Motor über ein Vorgelege angetriebene Schnecke am Stellglied befestigt, die sich an dem Schneckenrad hochschraubt und dabei das Ventil öffnet. Durch Lösen der Sperrung verliert die Schnecke ihre Stütze an dem Schneckenrad, und das Ventil wird durch den Druck einer Schließfeder wieder geschlossen. Auch hier tritt der Nachteil auf, daß das Stellglied einer Verdrehung unterworfen ist, wozu noch kommt, daß die das Ventil in die Sicherheitsstellung überführende Feder auf Torsion beansprucht wird, wenn nicht das eine Federende drehbar, jedoch axial unverschiebbar festgelegt wird. Auch hier ist somit eine Zweiteilung des Stellgliedes erforderlich, welche ein Spiel in die Bewegungen des Stellgliedes hineinträgt, welches unkontrollierbar ist und daher eine Feinregelung des vom Ventil gesteuerten Mediumstromes unmöglich macht. Außerdem ist eine Verdrehung der Schnecke nur in einem Sinne möglich, da eine Verdrehung im anderen Sinne eine Aushebung der von einem Klinkengesperre gebildeten Sperrung der Schnecke infolge der auftretenden Reaktidhskräfte zur Folge hat. Es kann daher das Ventil nur durch Einwirkung der Feder des Federspannwerkes, also nur plötzlich und zur Gänze, geschlossen werden, was für viele Anwendungsfälle nicht ausreicht.

Gemäß einer Weiterbildung der Erfindung weist die Gewindehülse Längsnuten auf, in die zugeordnete Vorsprünge der mittels zweier Lager im Gehäuse gelagerten Hülse eingreifen, wodurch die Gewindehülse drehfest und iängsverschiebbar in der Hülse des Stellgetriebes gelagert ist.

Verdrehungen bzw. Torsionsbeanspruchungen der Feder des Federspannwerkes werden dadurch bei einfacher Bauweise vermieden.

Zweckmäßig besteht das Stellgetriebe aus einem auf der Hülse befestigten Schneckenrad und einem damit zusammenarbeitenden, von einer Abtriebswelle des Elektromotors angetriebenen Schnecke.

Eine solche Anordnung wirkt selbstsperrend, so daß durch vom Druck des vom Ventil geregelten Mediums ausgeübte Kräfte die Stelleinrichtung nicht ungewollt verstellt werden kann.

Es ist im Rahmen der Erfindung auch möglich, daß der Elektromotor ein Motor mit umkehrbarer Drehrichtung ist, so daß eine Verstellung des Stellgliedes in beiden Richtungen erfolgen kann.

In der Zeichnung ist ein Ausführungsbeispiel der Erfindung schematisch dargestellt.

Fig. 1 zeigt einen Schnitt durch einen Stellantrieb in der gespannten Stellung der Feder des Federspannwerkes, während ■ · ' ■

F i g. 2 denselben Schnitt in der entspannten Stellung der Feder (also der Sicherheitsstellung des Ventils) zeigt.

Zur Betätigung des Stellantriebes dient ein nicht dargestellter Elektromotor, der am Gehäuse 44 des Stellantriebes befestigt sein kann. Das Unterteil 54 des Gehäuses 44 ist mit einer nach innen ragenden ringförmigen Hülse 56 ausgebildet, deren Innendurchmesser an den beiden Stirnenden etwas vergrößert ist, so daß Absetzungen 58, 60 gebildet werden, welche Sitze für Lager 62 bzw. 64 bilden. Mittels dieser Lager ist eine rohrförmige Hülse 66 mit einem an ihrem einen Ende unverdrehbar befestigten Schnekkenrad 68 drehbar im Gehäuse 44 gelagert. Am unT teren Lager 64 liegt eine auf die Hülse 66 aufgeschraubte Mutter 70 an, die verhindert, daß die Hülse 66 sich in ihrer Längsrichtung bewegt und durch eine Sicherungsmutter 72 gesichert ist. Ein mit größerem Durchmesser ausgebildeter Abschnitt 74 der Hülse 66 liegt am oberen Lager 62 an und sichert derart die Hülse 66 gegen Axialverschiebung in der anderen Richtung. Das auf die Hülse 66 aufgekeilte Schneckenrad 68 wird mittels einer Absetzung 76 der Hülse 66 gegen Verschiebung relativ zur Hülse gesichert. An ihrem Innenmantel ist die Hülse 66 mit mehreren Längsnuten 78 versehen, in welche am Außenmantel einer rohrförmigen Gewindehülse 82 angeordnete rippenförmige Vorsprünge 80 passen, so daß die Hülse 66 drehschlüssig mit der Gewindehülse 82 verbunden ist. Letztere ist an ihrem unteren Ende mit einem Innengewinde versehen, in welches das Außengewinde 84 der das Stellglied bildenden Ventilspindel 24 zwecks Absenkung bzw. Anhebung derselben eingreift. Mit der Gewindehülse 82 ist ein Abstützflansch 86 einstückig ausgebildet, welcher zwischen Lagern 88, 90 angeordnet ist, mittels weichen die Gewindehülse 82 drehbar in einem Widerlagerteil 92 für eine Feder 104 eines Federspannwerkes gelagert ist. Hierzu weist der Widerlagerteil 92 einen Ringflansch 94 an seinem unteren Ende auf, welcher das Lager 90 gegen Verschiebung nach unten sichert. Die Verschiebung des Lagers 88 nach oben wird durch eine in den Widerlagerteil 92 eingeschraubte Mutter 96, welche durch eine Sicherungsmutter gesichert ist, verhindert.

Das Widerlagerteil 92 ist von einer Kappe 99 umgeben, welche am Gehäuse 44 unter Zwischenschaltung einer Grundplatte 102 mittels Schrauben

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befestigt ist. Die Grundplatte 102 bildet die andere führt wird. Es ist jedoch ersichtlich, daß durch ent-Abstützfläche für eine starke Druckfeder 104, deren sprechende Anordnung der Durchgangsöffnung des oberes Ende sich gegen einen am Ende des Wider- Schiebers die Sicherheitsstellung auch die Offenstellagerteiles 92 angeordneten Ringflansch 106 ab- lung des Ventils sein kann,
stützt. 5 Im Normalbetrieb des Stellantriebes wird das

An der Innenwand des Gehäuses ist eine elektro- Schneckenrad 68 vom Motor über eine Schnecke 69

magnetisch betätigte Klinke 112 des Federspannwer- in beliebiger Richtung verdreht, so daß die Ventil-

kes befestigt, die in eine Quernut 114 des Wider- spindel 24 nach Wunsch angehoben bzw. abgesenkt

lagerteiles 92 eingreift und dadurch diesen gegen Be- wird.

wegung relativ zum Gehäuse 44 sichert. Die Klinke io Zweckmäßig sind in den beiden Endstellungen des 112 wird durch einen Elektromagneten 110 vorge- Widerlagerteiles 92 Schalter 120 bzw. 122 angeordschoben und in ihrer Sperrlage in der Nut 114 entge- net, an welche der Widerlagerteil 92 in seinen Endgen der Wirkung einer Rückführfeder 116 gehalten. Stellungen jeweils zur Anlage kommt und welche den Der Elektromagnet kann unmittelbar auf die Klinke Zustand des Stellantriebes anzeigen.
112 einwirken (Fig. 1,2), es kann jedoch auch über 15 Bei einem fernbedienten Ventil ist es wünschensein geeignetes Gestänge die Bewegung der Klinke wert und bei einem unter Wasser befindlichen Ventil 112 hervorgerufen werden. Wird der Elektromagnet zumeist unbedingt nötig, die Feder 104 des Feder-110 entregt, z. B. durch automatische oder händische spannwerkes wieder in ihren gespannten Zustand Unterbrechung des Erregerstromkreises oder durch und die Klinke 112 wieder in ihre eingerastete Stel-Ausfall der elektrischen Energieversorgung des Elek- 20 lung ohne örtlichen händischen Eingriff zurückfühtromagneten, so zieht die Feder 116 die Klinke 112 ren zu können. In der in F i g. .2 dargestellten Sicheraus der Nut 114 zurück, worauf die Druckfeder 104 heitsstellung braucht nun lediglich der Elektromotor den Widerlagerteil 92 in die in Fig. 2 dargestellte im Schließsinne des Ventils derart betätigt zu wer-Sicherheitsstellung führt. · den, daß die Schnecke 69, das Schneckenrad 68 und

Die Erregung des Elektromagneten kann auch in 25 die Gewindehülse 82 verdreht werden. Da die Ventil-Abhängigkeit von vorbestimmten Betriebszuständen spindel 24 sich bereits in ihrer obersten Stellung bedurch einen oder mehrere von diesen Betriebszustän- findet und der Schieber am Gehäusedeckel anliegt, den abhängige Schalter gesteuert werden. kann sich die Ventilspindel 24 nicht weiter nach

Es sei angenommen, daß bei abgesenktem Stell- oben bewegen, so daß die weitere Verdrehung der

glied das Ventil offen ist und bei Anhebung des Ver- 30 Gewindehülse 82 infolge ihrer Gewindeverbindung

schlußstückes des Ventils das Ventil in seine Schließ- mit der Ventilspindel 24 eine Längsverschiebung der

stellung übergeführt wird. Unter dieser Annahme ar- Gewindehülse 82 nach unten entlang der Ventilspin-

beitet der Stellantrieb wie folgt: del 24 bewirkt. Da die Gewindehülse 82 drehbar mit

In der in F i g. 1 dargestellten Lage des Stellantrie- dem Widerlagerteil 92 verbunden ist, wird auch letzbes ist die Druckfeder 104 durch den Widerlagerteil 35 terer nach unten gezogen, so daß die Druckfeder 104 92 gespannt, wobei dieser Spannungszustand „durch zusammengedrückt wird. Ist die Gewindehülse 82 so die Klinke 112 aufrechterhalten wird. Wird nun die weit verschoben worden, daß die Nut 114 im WiderErregung des Elektromagneten 110 unterbrochen, so lagerteil 92 gegenüber der Klinke 112 liegt, so rastet kann sich die Feder 104 entspannen, und der Stellan- diese in die Nut 114 ein, wodurch das Federspanntrieb wird in die in F i g. 2 dargestellte Sicherheits- 40 werk wieder in seiner gespannten Stellung verriegelt stellung übergeführt. Hierbei wird über den Widerla- wird. Das Einrasten der Klinke 114 kann durch gerteil 92 die Gewindehülse 82, das Stellglied 24 einen Begrenzungsschalter 190 dazu benutzt werden, nach oben mitgenommen, so· daß das. Schieberventil in diesem Augenblick den Antriebsmotor abzuschalin seine Schließstellung (Sicherheitsstellung) überge- ten.

Hierzu 1 Blatt Zeichnungen

Claims (4)

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daß bei Überführen in die Sicherheitsstellung die AnPatentansprüche: triebswirkung vom Motor auf das Verschlußstück

unterbrochen ist. Außerdem ist die zweiteilige Aus-

•1. Elektromotorischer Stellantrieb für Ventile bildung der Mutter sowie der zur Abstandvergrößemit einem vom Elektromotor über ein Stellgetrie- 5 rung der beiden Mutternteile nötigen Bauteile konbe bewegten Stellglied, wobei das mit Gewinde struktiv aufwendig. Weiter ist nicht ohne weiteres Geversehene Stellglied in einer Gewindehülse des währ dafür gegeben, daß die beiden Mutternteile bei Stellgetriebes angeordnet ist, und mit einem ihrer Schließbewegung in Eingriff mit den Gewinde- - Federspannwerk aus Rückstellfeder, Widerlager- gangen der Spindel kommen. Zwar sieht die bekannteii und elektromagnetisch betätigbarer Klinke, io te Konstruktion hierzu eine begrenzte Relativverdadurch gekennzeichnet, daß die Klin- schiebbarkeit der Spindel vor, um nach Möglichkeit ke (112) in eine Quernut (114) des Widerlager^ überall ein Einrasten der Gewindegänge der Mutter teils (92) faßt, wobei die das drehfeste Stellglied in jene der Spindel erzielen zu können, jedoch hat (84) aufnehmende Gewindehülse (82) drehfest dies zur Folge, daß dadurch die Spindel einer Axial- und längsverschiebbar in einer weiteren Hülse 15 verschiebung unterworfen werden muß, welche (66) des Stellgetriebes gelagert und frei drehbar, Axialverschiebung sich auf das Verschlußstück fortaber nicht längsverschiebbar an das Widerlager- pflanzt, wenn nicht die zugschlüssige Verbindung teil (92) des Federspannwerkes angeschlossen ist, zwischen Verschlußstück und Spindel unstarr ausgewodurch die Stelleinrichtung auch für die Rück- bildet wird. Dies bewirkt einerseits eine Kompliziestellung des Federspannwerkes einsetzbar ist. 20 rung der Konstruktion, anderseits tritt der Nachteil

2. Stellantrieb nach Anspruch 1, dadurch ge- auf, daß ein Spiel in den Bewegungen des Verschluß- · kennzeichnet, daß die Gewindehülse (82) Längs- Stückes entsteht, welches unkontrollierbar ist. Eine nuten (78) aufweist, in die zugeordnete Vor- Feinregelung des vom Verschlußstück gesteuerten sprünge (80) der mittels zweier Lager (62, 64) im Mediumstromes ist daher bei der bekannten Kon-Gehäuse gelagerten Hülse (66) eingreifen, wo- as struktion nicht möglich.

durch die Gewindehülse (82) drehfest und längs- Die Erfindung setzt sich zur Aufgabe, einen elekverschiebbar in der Hülse (66) des Stellgetriebes tromotorischen Stellantrieb defr eingangs geschildergelagert ist. ten Art so zu yerbessern, daß einerseits eine völlig

3. Stellantrieb nach Anspruch 1 oder 2, da- -sichere Überführung des Stellgliedes durch das durch gekennzeichnet, daß das Stellgetriebe aus 30 Federspannwerk in eine Sicherheitsstellung möglich einem auf der Hülse (66) befestigten Schnecken- ist, andererseits mit geringem konstruktivem Aufwand rad (68) und einem damit zusammenarbeitenden, eine Rückstellung des Federspannwerkes ohne Einvon einer Abtriebswelle des Elektromotors ange- griff von außen möglich ist. Weiterhin soll die Kontriebenen Schnecke (69) besteht. struktion so beschaffen sein, daß in jeder Betriebs-

4. Stellantrieb nach einem der Ansprüche 1 bis 35 stellung des Stellantriebes das Stellglied durch den 3, dadurch gekennzeichnet, daß der Elektromotor Elektromotor betätigbar bleibt, wobei stets eine Feinein Motor mit umgekehrter Drehrichtung ist. regelung möglich sein soll.

Die Erfindung löst diese Aufgabe dadurch, daß die Klinke in eine Quernut des Widerlagerteiles faßt, wo-

40 bei die das drehfeste Stellglied aufnehmende Gewindehülse drehfest und längsverschiebbar in einer weiteren Hülse des Stellgetriebes gelagert und frei dreh-

Die Erfindung bezieht sich auf einen elektromoto- bar, aber nicht längsverschiebbar an das Widerlagerrischen Stellantrieb für Ventile mit einem vom Elek- teil des Federspannwerkes angeschlossen ist, wodurch tromotor über, ein Stellgetriebe bewegten Stellglied, 45 die Stelleinrichtung auch für die Rückstellung des wobei das mit Gewinde versehene Stellglied in einer Federspannwerkes einsetzbar ist. Gewindehülse des Stellgetriebes angeordnet ist, und Zur Rückstellung des Federspannwerkes braucht

mit einem Federspannwerk aus Rückstellfeder, somit lediglich der Elektromotor in Gang gesetzt zu Widerlagerteil und elektromagnetisch betätigbarer werden, welcher durch Verdrehung der Hülse und Klinke. 5" der Gewindehülse im Zusammenwirken mit dem

Die völlige Betriebssicherheit solcher elektrischer drehfesten Stellglied den Widerlagerteil so verschiebt, Stellantriebe ist jedoch nicht immer gegeben. Bei daß die Rückstellfeder wieder gespannt wird. Dies zahlreichen Anwendungsgebieten ist es erforderlich, erfolgt so lange, bis die Klinke wieder in die Quernut das Stellglied bei Auftreten bestimmter Bedingungen des Widerlagerteiles faßt. Dieses Einrasten kann in eine Sicherheitsstellung überzuführen. Je nach 55 durch die Anordnung der Quernut unabhängig davon dem Anwendungsfall ist diese Sicherheitsstellung die erfolgen, welche Stellung das Verschlußstück gerade Offen- oder Geschlossenstellung des Ventils. Hierfür einnimmt. Die Gewindeverbindung zwischen Stellsind zahlreiche Konstruktionen entwickelt worden. glied und Gewindehülse bleibt ständig, aufrecht, und. Aus der deutschen Auslegeschrift 1 162 655 ist es es braucht daher die Gewindehülse nicht zweiteilig beispielsweise bekanntgeworden, das Verschlußstück 60 ausgebildet zu werden, wie dies bei der bekannten mittels einer Gewindespindel längsverstellbar auzu- Konstruktion der Fall ist.

bilden, die mit einer zweiteiligen Mutter zusammen- Aus der deutschen Patentschrift. 717 884 ist eine

wirkt. Diese beiden Mutternteile können voneinander Konstruktion mit einer Hohlspindel bekanntgeworweg bewegt werden, so daß die Gewindespindel frei- den, die über ein Vorgelege von einem Elektromotor gegeben wird und unter Einfluß einer Feder in die 65 aus verstellt wird. Innerhalb dieser Hohlspindel ist Schließstellung des Verschlußstückes übergeführt eine Schnellschlußeinrichtung vorhanden, die von wird. Dadurch ist zwar eine Schnellschlußeinrichtung einer Feder und einem Sperrglied gebildet ist. Auch für den Notfall gegeben, jedoch tritt der Nachteil auf, bei dieser Konstruktion ist eine Hin- und Herbewe-