DE202019101129U1 - Device for the automatic actuation of a valve head of a shut-off valve and automatically driven shut-off valve - Google Patents

Abstract

Vorrichtung für die elektromotorische Betätigung einer Ventilspindel (1a) eines mit einem Ventilkopf (1) versehenen Absperrventils, wobei die Vorrichtung einen Elektromotor (2) mit einer Antriebswelle (3) und ein den Elektromotor (2) zumindest bereichsweise umgebendes Gehäuse (4) aufweist, dadurch gekennzeichnet, dass das Gehäuse (4) mittels einer Befestigungsstruktur (5) an dem Ventilkopf (1) des Absperrventils, befestigt ist oder befestigbar ist und dass die Antriebswelle (3) des Elektromotors (2) direkt oder über ein Kupplungselement (6) mit der Ventilspindel (1a) gekoppelt ist und dass der Elektromotor (2) axial beweglich und drehfest im Gehäuse (4) aufgenommen ist, derart, dass der Elektromotor (2) in Abhängigkeit einer axialen Stellbewegung der Ventilspindel (1a) im Gehäuse (4) axial verschiebbar ist.

Device for the electromotive actuation of a valve spindle (1a) of a shut-off valve provided with a valve head (1), the device having an electric motor (2) with a drive shaft (3) and a housing (4) surrounding the electric motor (2) at least in regions, characterized in that the housing (4) is fastened or can be fastened to the valve head (1) of the shut-off valve by means of a fastening structure (5) and that the drive shaft (3) of the electric motor (2) is attached directly or via a coupling element (6) the valve spindle (1a) is coupled and that the electric motor (2) is accommodated in the housing (4) in an axially movable and rotationally fixed manner, such that the electric motor (2) is axially dependent on an axial actuating movement of the valve spindle (1a) in the housing (4) is movable.

Description

Die vorliegende Erfindung betrifft eine Vorrichtung für die automatische Betätigung eines Ventilkopfes eines Absperrventils nach dem Oberbegriff des ersten Schutzanspruchs und ein automatisch antreibbares Absperrventil.The present invention relates to a device for the automatic actuation of a valve head of a shut-off valve according to the preamble of the first protection claim and an automatically drivable shut-off valve.

Nahezu alle Häuser in den entwickelten Ländern verfügen über einen Hauswasseranschluss. Dieser kann über ein Hauptabsperrventil - meist in einem Hausanschlussraum gelegen - abgestellt werden, um Reparaturen an Wasserleitungen oder den Austausch von Wasserzählern zu ermöglichen sowie den bestimmungswidrigen Austritt von Wasser infolge eines Defektes zu verhindern.Almost all houses in developed countries have a domestic water connection. This can be switched off via a main shut-off valve - usually located in a service connection room - to enable repairs to water pipes or the replacement of water meters as well as to prevent the improper discharge of water due to a defect.

Von Ausnahmen bei Industrieanlagen abgesehen werden diese Hauptabsperrventile manuell über ein Handrad betätigt.With the exception of industrial plants, these main shut-off valves are operated manually using a handwheel.

Im Zuge der Automatisierung von Häusern und hier insbesondere dem Schutz vor bestimmungswidrigem Austritt von Wasser soll die Wasserzufuhr elektrisch durch Steuersignale unterbrochen werden können. Da es bisher noch keine für den Einsatz in Häusern vorgesehenen elektrisch betreibbaren Absperrventile gibt, werden heute in der Regel zusätzliche elektrisch betreibbare Absperrventile - als Magnetventile oder motorgesteuerte Kugelhähne in die Wasserzufuhr installiert. Die dafür notwendige Unterbrechung der Wasserversorgung sowie die Notwendigkeit, den Einbau durch eine Fachkraft des Installationshandwerkes durchführen zu lassen, setzen der Verbreitung derartiger Lösungen enge Grenzen.In the course of the automation of houses and in particular the protection against improper leakage of water, the water supply should be able to be interrupted electrically by control signals. Since there are as yet no electrically operated shut-off valves intended for use in houses, additional electrically operated shut-off valves are usually installed in the water supply as solenoid valves or motor-controlled ball valves. The necessary interruption of the water supply as well as the need to have the installation carried out by a specialist in the installation trade place narrow limits on the dissemination of such solutions.

Die hier beschrieben Vorrichtung nutzt den bereits im Haus verbauten Absperrhahn und ergänzt ihn durch eine Motorsteuerung. Damit entfällt die kostenintensive Installation eines zusätzlichen Absperrventils.The device described here uses the shut-off valve already installed in the house and supplements it with a motor control. This eliminates the costly installation of an additional shut-off valve.

Absperrarmaturen werden heute typischer Weise durch sogenannte Schrägsitzventile realisiert, meist gleich in Verbindung mit einem sogenannten gesetzlich vorgeschriebenen Rückflussverhinderer. Bei einem Schrägsitzventil wird das Wasser durch eine schräg im Rohr sitzende runde definiere Öffnung geschickt. Die schräge Anordnung ist strömungstechnisch sinnvoll. Über dieser Öffnung wird - verbunden mit einer Spindel - eine Gummidichtung bewegt, die im Schließfall auf die Öffnung gedrückt wird und im öffnenden Fall von der Öffnung wegbewegt wird. Diese Spindel ist aus der Armatur herausgeführt und wird direkt von einem Handrad aus bedient. Die Umwandlung der Drehbewegung in eine lineare Bewegung erfolgt durch ein Gewinde, das sowohl auf der Spindelachse als auch im Gehäuse der Armatur angebracht ist.Shut-off valves are typically implemented today using so-called angle seat valves, usually in conjunction with a so-called legally prescribed non-return valve. In the case of an angle seat valve, the water is sent through a round, defined opening that sits at an angle in the pipe. The inclined arrangement makes sense in terms of flow. A rubber seal is moved over this opening - connected to a spindle - which is pressed onto the opening when it is closed and moved away from the opening when it is opening. This spindle is led out of the valve and is operated directly from a handwheel. The conversion of the rotary movement into a linear movement is carried out by a thread, which is attached to both the spindle axis and in the housing of the valve.

In der technischen Realisierung bestehen die Schrägsitzventile aus dem genormten Ventilkörper mit der ebenfalls genormten Aufnahme für den Ventil-Kopf. Der Ventilkopf besteht aus der Gummidichtung, der Spindel, dem mit der Spindel verbundenen Gehäuseteil sowie dem Handrad. Moderne Lösungen fügen dem Ventilkopf noch eine Selbstschmierung bei, um die Leichtgängigkeit auch nach vielen Jahren im Einsatz zu gewährleisten.In the technical implementation, the angle seat valves consist of the standardized valve body with the also standardized receptacle for the valve head. The valve head consists of the rubber seal, the spindle, the housing part connected to the spindle and the handwheel. Modern solutions add self-lubrication to the valve head to ensure smooth operation even after many years of use.

Da die Ventilköpfe außerhalb des Ventilkörpers nicht genormt sind, existiert hier eine Vielzahl von Varianten, die sich durch ihre mechanische Dimensionierung und auch durch die Bewegung der Spindelachse unterscheiden. Es gibt Ventilköpfe, bei denen das Öffnen/Schließen des Ventils zu einer sich hebenden/senkenden Spindelachse führt. Andere Realisierungen halten die Spindelachse und damit das Handrad unabhängig vom Öffnungsgrad des Ventils in der gleichen Position.Since the valve heads outside the valve body are not standardized, there are a large number of variants that differ in their mechanical dimensions and also in the movement of the spindle axis. There are valve heads in which opening / closing the valve leads to a rising / falling spindle axis. Other implementations keep the spindle axis and thus the handwheel in the same position regardless of the degree of opening of the valve.

Die DE 10 2017 117 904 A1 beschreibt einen Ventilkörper für ein Schrägsitzventil mit einem als Handantrieb ausgebildeten Antrieb.The DE 10 2017 117 904 A1 describes a valve body for an angle seat valve with a drive designed as a manual drive.

In der DE 44 123 75 A1 wird ein Absperrventil offenbart, bei dem die Hubbewegung des Ventilkörpers durch einen Stellmotor gesteuert wird. Das hier offenbarte Schrägsitzventil ist derart ausgebildet, dass der Strömungskanal von einem im Bereich des Anschlussstutzens runden in einen etwa im Bereich des Ventilkörpers, also jenseits des Ventilsitzes liegenden ringförmigen Querschnitt übergeht, um dann in einen etwa U-förmigen Querschnitt einzulaufen, der schließlich wieder in einen kreisrunden Querschnitt übergeht. Dieser durch die U-förmig im Strömungskanal angeordnete innerhalb des V-Profiles liegende Freiraum wird zur räumlichen Integration des Stelltriebes, insbesondere des Stellmotors in das Ventilgehäuse genutzt. Die Installation eines solchen Absperrventils ist technisch aufwendig und erfordert Fachkenntnisse und den Einsatz einer Fachkraft des Installationshandwerkes.In the DE 44 123 75 A1 discloses a shut-off valve in which the stroke movement of the valve body is controlled by an actuator. The angled seat valve disclosed here is designed such that the flow channel merges from a round cross section in the area of the connecting piece to an annular cross section located approximately in the area of the valve body, i.e. beyond the valve seat, in order to then merge into an approximately U-shaped cross section, which finally flows back into goes over a circular cross section. This free space within the V-profile, which is arranged in the flow channel in a U-shape, is used for the spatial integration of the actuator, in particular of the servomotor, into the valve housing. The installation of such a shut-off valve is technically complex and requires specialist knowledge and the use of a specialist in the installation trade.

Die EP 3 070 380 A1 offenbart einen Ventilantrieb mit einer über einen Motor antreibbaren Antriebswelle. Bei dieser Lösung werden die Antriebskräfte des Motors über zahlreiche Zahnräder und Wellen auf die Antriebswelle übertragen. Die Vorrichtung weist einen sehr umfangreichen konstruktiven Aufbau auf und ist nicht auf alle gängigen Absperrventile nachrüstbar.The EP 3 070 380 A1 discloses a valve drive with a drive shaft drivable via a motor. With this solution, the drive forces of the motor are transmitted to the drive shaft via numerous gears and shafts. The device has a very extensive construction and cannot be retrofitted to all common shut-off valves.

Die DE 20 2006 018 756 U1 beschreibt ein elektromotorisch angetriebenes Ventil, bei welchem eine Schaltung zumindest einen Wechselschalter umfasst, mittels welchem der Gleichstrom-Elektromotor in einer ersten Schaltposition in Serienschaltung mit einem Kondensator an die Stromversorgungseinrichtung angeschlossen ist, und mittels welchem der Elektromotor in einer zweiten Schaltposition parallel zum Kondensator und abgekoppelt von der Stromversorgungseinrichtung geschaltet ist.The DE 20 2006 018 756 U1 describes a valve driven by an electric motor, in which a circuit comprises at least one changeover switch, by means of which the direct current electric motor is connected in a first switching position in series connection with a capacitor to the power supply device, and by means of which the electric motor is connected in a second switching position parallel to the capacitor and decoupled from the power supply device.

Die DE10 2011 055 759 B4 betrifft ein Wasser- und/oder Gasschutzsystem für ein Gebäude, wobei eine Auswerte und Steuereinheit vorgesehen ist, der wenigstens eine Sensoreinheit zugeordnet ist, die Wasser und/oder Erdgas detektieren kann, wobei der Auswerte und Steuereinheit wenigstens eine motorisch angetriebene Stellvorrichtung zugeordnet ist, die zur mechanischen Kopplung mit einer im oder am Gebäude vorhandenen Absperrventil für Wasser oder Erdgas vorgesehen ist. Dabei weist die Stellvorrichtung einen Spindelantrieb auf, wobei eine in Achslagern gelagerte Spindelachse durch den Antrieb angetrieben wird, auf welcher ein Spindelläufer in Zwangsführung läuft, wobei am Spindelläufer Eingriffsfortsätze als Mitnehmer ausgebildet sind. Der Antriebsmotor ist hier über ein Getriebe mit dem Ventil gekoppelt, was die Ausgestaltung mechanisch aufwendiger macht.The DE10 2011 055 759 B4 relates to a water and / or gas protection system for a building, an evaluation and control unit being provided, which is assigned at least one sensor unit which can detect water and / or natural gas, the evaluation and control unit being assigned at least one motor-driven actuating device which is provided for mechanical coupling with a shut-off valve in or on the building for water or natural gas. The actuating device has a spindle drive, a spindle axis mounted in axle bearings being driven by the drive, on which a spindle runner runs in positive guidance, engagement extensions being formed as drivers on the spindle runner. The drive motor is coupled to the valve via a gear, which makes the design more mechanically complex.

Die DE 91 016 33 U1 betrifft eine elektromotorische Betätigungsvorrichtung für Absperrventile, welche vornehmlich im Sanitärbereich eingesetzt wird. Dabei besteht die Betätigungsvorrichtung aus einer gekapselten E-Motor-Getriebe-Einheit, deren Antriebswelle koaxial zur Ventilwelle verläuft. Das Gehäuse der E-Motor-Getriebe-Einheit ist an eine Kupplungshülse angeflanscht, die wiederum drehfest auf den Mehrkant des Ventilgehäuses aufsteckbar ist. Die relative Stellung der Ventilwelle wird dabei mittels eines, zwischen E-Motor-Getriebe-Einheit und Kupplung befindlichen, Potentiometers erfasst.The DE 91 016 33 U1 relates to an electromotive actuator for shut-off valves, which is mainly used in the sanitary area. The actuating device consists of an encapsulated electric motor gear unit, the drive shaft of which runs coaxially with the valve shaft. The housing of the electric motor gear unit is flanged to a coupling sleeve, which in turn can be attached to the polygon of the valve housing in a rotationally fixed manner. The relative position of the valve shaft is detected by means of a potentiometer located between the electric motor gear unit and the clutch.

In der DE 93 00 197 U1 wird ein von manueller auf selbstständige Betriebsweise umrüstbares Absperrventil, insbesondere Kugelventil, offenbart. Für die selbstständige Betriebsweise ist dabei ein pneumatischer Antrieb vorgesehen.In the DE 93 00 197 U1 discloses a shut-off valve that can be converted from manual to independent operation, in particular a ball valve. A pneumatic drive is provided for independent operation.

Aus der DE 51 12 75 C ist ein selbsttätiger Antrieb für Absperrventile bekannt, mit dem durch eine motorisch getriebene Welle, deren Drehbewegung durch ein Getriebe auf die nur axial verschiebbare Ventilspindel übertragen wird. Die Bewegungsübertragung der Welle auf das Ventil erfolgt dabei über eine Nutentrommel, deren Steuernut zum Ventil so gestaltet ist, dass dieselbe bei Drehung der Welle die axial bewegliche Ventilspindel auf wechselweises Schließen und Öffnen des Ventils bewegt. Auch diese Ausführungsform ist nicht ohne weiteres für gängige Absperrarmaturen nachrüstbar.From the DE 51 12 75 C is an automatic drive for shut-off valves is known, with which by a motor-driven shaft, the rotational movement of which is transmitted by a gear to the only axially displaceable valve spindle. The movement transmission of the shaft to the valve takes place via a grooved drum, the control groove of which is designed so that when the shaft rotates, the axially movable valve spindle moves to alternately closing and opening the valve. This embodiment, too, cannot easily be retrofitted for common shut-off valves.

Alle vorbekannten Lösungen sind entweder konstruktiv sehr aufwendig und/oder nicht ohne weiteres auf alle gängigen Absperrventile nachrüstbar. Ein flexibler Einsatz an eine Vielzahl von bekannten Schrägsitzventilen ist derzeit bei keiner der Lösungen realisierbar.All previously known solutions are either structurally very complex and / or cannot be easily retrofitted to all common shut-off valves. A flexible use on a variety of known angle seat valves is currently not possible with any of the solutions.

Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist es daher, eine Vorrichtung für die automatische Betätigung eines Ventilkopfes eines Absperrventils und ein automatisch antreibbares Absperrventil zur Verfügung zu stellen, welches einen einfachen konstruktiven Aufbau aufweist und ohne größeren Aufwand an gängigen und bereits verbauten Absperrventilen installiert werden kann.The object of the present invention is therefore to provide a device for the automatic actuation of a valve head of a shut-off valve and an automatically drivable shut-off valve which has a simple construction and can be installed on conventional and already built-in shut-off valves without great effort.

Diese Aufgabe wird durch eine Vorrichtung für die automatische Betätigung eines Ventilkopfes eines Absperrventils mit den Merkmalen des ersten Schutzanspruchs und durch ein automatisch antreibbares Absperrventil mit den Merkmalen des neunten Schutzanspruchs gelöst. Vorteilhafte Ausgestaltungen ergeben sich aus den Unteransprüchen.This object is achieved by a device for the automatic actuation of a valve head of a shut-off valve with the features of the first protection claim and by an automatically drivable shut-off valve with the features of the ninth protection claim. Advantageous refinements result from the subclaims.

Diese Aufgabe wird mit einer Vorrichtung für die elektromotorische Betätigung einer Ventilspindel eines mit einem Ventilkopf versehenen Absperrventils gelöst, wobei die Vorrichtung einen Elektromotor mit einer Antriebswelle und ein den Elektromotor zumindest bereichsweise umgebendes Gehäuse aufweist, wobei das Gehäuse mittels einer Befestigungsstruktur an dem Ventilkopf des Absperrventils, befestigt ist oder insbesondere lösbar befestigbar ist und die Antriebswelle des Elektromotors direkt oder über ein Kupplungselement mit der Ventilspindel gekoppelt ist und der Elektromotor axial beweglich und drehfest im Gehäuse aufgenommen ist, derart, dass der Elektromotor in Abhängigkeit einer axialen Stellbewegung der Ventilspindel im Gehäuse axial verschiebbar ist.This object is achieved with a device for the electromotive actuation of a valve spindle of a shut-off valve provided with a valve head, the device having an electric motor with a drive shaft and a housing which at least partially surrounds the electric motor, the housing using a fastening structure on the valve head of the shut-off valve, is attached or in particular is releasably attachable and the drive shaft of the electric motor is coupled directly or via a coupling element to the valve spindle and the electric motor is accommodated in the housing in an axially movable and rotationally fixed manner, such that the electric motor is axially displaceable in the housing as a function of an axial actuating movement of the valve spindle is.

Der Elektromotor ist dabei vorzugsweise als Motorblock ausgebildet, wobei bevorzugt in einem Motorgehäuse des Elektromotors ein mit dem Elektromotor gekoppeltes Getriebe, insbesondere ein Planetengetriebe angeordnet ist, dessen Antriebswelle mit der Ventilspindel gekoppelt bzw. koppelbar ist.The electric motor is preferably designed as a motor block, wherein a gear, in particular a planetary gear, is arranged in a motor housing of the electric motor, in particular a planetary gear, the drive shaft of which is coupled or can be coupled to the valve spindle.

Ist die Antriebswelle des Elektromotors über ein Kupplungselement mit der Ventilspindel gekoppelt, so ist das Kupplungselement bevorzugt starr und formschlüssig sowohl mit der Antriebswelle des Elektromotors, als auch mit der Ventilspindel verbunden.If the drive shaft of the electric motor is coupled to the valve spindle via a coupling element, the coupling element is preferably rigidly and positively connected both to the drive shaft of the electric motor and to the valve spindle.

Vorzugsweise ist an der ventilseitigen Stirnseite des Elektromotors eine Montageplatte angeordnet, welche über erste Formelemente mit korrespondierenden sich axial erstreckenden zweiten Formelementen des Gehäuses in Eingriff steht.A mounting plate is preferably arranged on the valve-side end face of the electric motor and engages with corresponding axially extending second shaped elements of the housing via first shaped elements.

Die Montageplatte ist vorzugsweise starr und formschlüssig mit dem Motorgehäuse des Elektromotors verbunden. Dies kann durch Verschrauben oder Verschweißen oder andere geeignete, dem Fachmann bekannten Methoden erfolgt sein.The mounting plate is preferably rigidly and positively connected to the motor housing of the electric motor. This can be done by screwing or Welding or other suitable methods known to those skilled in the art.

Die ersten Formelemente der Montageplatte sind dabei bevorzugt in Form von wenigstens zwei radial nach außen weisenden Vorsprüngen ausgebildet. Es ist denkbar, dass mehr als zwei radial nach außen weisende Vorsprünge ausgebildet sind, welche dann jedoch axialsymmetrisch über den Querschnitt der Montageplatte verteilt angeordnet sind.The first shaped elements of the mounting plate are preferably designed in the form of at least two radially outward projections. It is conceivable that more than two projections pointing radially outward are formed, but these are then arranged distributed axially symmetrically over the cross section of the mounting plate.

Auch die zweiten Formelemente des Gehäuses sind vorzugsweise axialsymmetrisch über den Querschnitt des Gehäuses verteilt angeordnet.The second shaped elements of the housing are also preferably distributed axially symmetrically over the cross section of the housing.

Die nach außen weisenden Vorsprünge der Montageplatte greifen vorzugsweise in zweite Formelemente in Form von korrespondierenden Führungsnuten im Gehäuse ein. Ebenfalls denkbar ist, dass die an der Montageplatte angeordneten ersten Formelemente Führungsnuten sind, in welche wiederum die am Gehäuse angeordneten zweiten Formelemente, welche dann als Vorsprünge ausgebildet wären, eingreifen. Weiterhin ist denkbar, dass radial nach außen weisende Vorsprünge direkt am Motorblock des Elektromotors ausgebildet sind und in entsprechende Führungsnuten im Gehäuse eingreifen.The outwardly facing projections of the mounting plate preferably engage in second shaped elements in the form of corresponding guide grooves in the housing. It is also conceivable that the first shaped elements arranged on the mounting plate are guide grooves, which in turn engage with the second shaped elements arranged on the housing, which would then be formed as projections. It is also conceivable that projections pointing radially outward are formed directly on the motor block of the electric motor and engage in corresponding guide grooves in the housing.

Die Montage der erfindungsgemäßen Vorrichtung erfolgt bevorzugt im geschlossenen Zustand, ist jedoch auch im geöffneten des Ventils möglich.The device according to the invention is preferably assembled in the closed state, but is also possible when the valve is open.

Bevorzugt weist das Gehäuse wenigstens zwei gegenüberliegend angeordnete Aussparungen auf, in welche die Befestigungsstruktur eingreift.The housing preferably has at least two recesses arranged opposite one another, into which the fastening structure engages.

Bei der Befestigungsstruktur handelt es sich vorzugsweise um eine Klemmvorrichtung.The fastening structure is preferably a clamping device.

Bevorzugt ist das Absperrventil ein Schrägsitzventil.The shut-off valve is preferably an angle seat valve.

Ebenfalls erfindungsgemäß ist ein automatisch antreibbares Absperrventil aufweisend eine erfindungsgemäße Vorrichtung.Also according to the invention is an automatically drivable shut-off valve having a device according to the invention.

Die spezielle Realisierung des elektromechanischen Antriebs, insbesondere die Dimensionierung der vorhandenen Bauelemente, ermöglicht einen flexiblen Einsatz an allen derzeit bekannten Schrägsitzventilen aber auch in anderen Ventilen mit einer Ventilspindel.The special implementation of the electromechanical drive, in particular the dimensioning of the existing components, enables flexible use on all currently known angle seat valves, but also in other valves with a valve stem.

Die Erfindung wird nachfolgend anhand eines Ausführungsbeispiels und zugehöriger Zeichnungen näher erläutert.The invention is explained in more detail below on the basis of an exemplary embodiment and associated drawings.

Es zeigen:

• 1 eine Schnittzeichnung der erfindungsgemäßen Vorrichtung in Verbindung mit einem Ventilkopf eines Absperrventils entlang der Hauptachse;
• 2 eine Seitansicht der erfindungsgemäßen Vorrichtung;
• 3 eine schematische Ansicht der erfindungsgemäßen Vorrichtung in Verbindung mit einem Ventilgehäuse eines Absperrventils;
• 4 eine schematische Darstellung des Motorblocks mit Montageplatte und Kupplungselement der erfindungsgemäßen Vorrichtung;
• 5 eine schematische Ansicht der Klemmvorrichtung in Verbindung mit dem Gehäuse einer erfindungsgemäßen Vorrichtung.

Show it:

• 1 a sectional drawing of the device according to the invention in connection with a valve head of a shut-off valve along the main axis;
• 2nd a side view of the device according to the invention;
• 3rd a schematic view of the device according to the invention in connection with a valve housing of a shut-off valve;
• 4th a schematic representation of the engine block with mounting plate and coupling element of the device according to the invention;
• 5 is a schematic view of the clamping device in connection with the housing of a device according to the invention.

1 zeigt eine Schnittzeichnung der erfindungsgemäßen Vorrichtung in Verbindung mit einem Ventilkopf 1 eines Absperrventils entlang der Hauptachse L. Der Ventilkopf 1 ist an einem Rohr 8 angeordnet und weist eine Ventilspindel 1a und ein Unterteil 1b auf. 1 shows a sectional drawing of the device according to the invention in connection with a valve head 1 a shut-off valve along the main axis L . The valve head 1 is on a pipe 8th arranged and has a valve stem 1a and a bottom 1b on.

Ein Elektromotor 2 ist als Motorblock ausgebildet, wobei in einem Motorgehäuse des Elektromotors ein mit dem Elektromotor gekoppeltes Planetengetriebe angeordnet ist, dessen Antriebswelle 3 (Antriebsachse) mit der Ventilspindel 1a gekoppelt ist. Im in 1 dargestellten Ausführungsbeispiel erfolgt die Kopplung von Antriebswelle 3 und Ventilspindel 1a über ein Kupplungselement 6.An electric motor 2nd is designed as a motor block, a planetary gear coupled to the electric motor, the drive shaft of which is arranged in a motor housing of the electric motor 3rd (Drive axis) with the valve spindle 1a is coupled. In in 1 illustrated embodiment, the coupling of the drive shaft 3rd and valve stem 1a via a coupling element 6 .

Der Elektromotor 2 ist von einem Gehäuse 4 umgeben, welches mittels einer Befestigungsstruktur 5 am Unterteil 1b des Ventilkopfes 1 befestigt ist.The electric motor 2nd is from a housing 4th surrounded, which by means of a fastening structure 5 on the lower part 1b of the valve head 1 is attached.

An der ventilseitigen Stirnseite des Elektromotors 2 ist eine Montageplatte 7 angeordnet und über Verschraubungen starr und formschlüssig mit dem Motorgehäuse des Elektromotors 2 verbunden. Die Montageplatte weist zwei gegenüberliegende, sich radial nach außen erstreckende erste Formelemente 7a (Vorsprünge) auf.On the valve side of the electric motor 2nd is a mounting plate 7 arranged and rigid and form-fitting with screw connections to the motor housing of the electric motor 2nd connected. The mounting plate has two opposite, first, radially outwardly extending form elements 7a (Projections) on.

Im Gehäuse 4 sind ebenfalls zwei gegenüber liegende, sich axial erstreckende zweite Formelemente in Form von Schlitzen/Führungsnuten ausgebildet. Die ersten Formelemente 7a der Montageplatte 7 greifen in die zweiten Formelemente 4a des Gehäuses 4 ein.In the housing 4th are also two opposite, axially extending second shaped elements in the form of slots / guide grooves. The first form elements 7a the mounting plate 7 reach into the second form elements 4a of the housing 4th a.

Weiterhin weist das Gehäuse 4 zwei sich gegenüberliegend angeordnete Aussparungen 4c auf, in welche die Befestigungsstruktur 5 eingreift. Bei der Befestigungsstruktur 5 handelt es sich um eine Klemmvorrichtung, mittels derer das Gehäuse 4 am Unterteil 1b des Ventilkopfes 1 befestigt ist.Furthermore, the housing 4th two recesses arranged opposite each other 4c in which the mounting structure 5 intervenes. With the attachment structure 5 it is a clamping device by means of which the housing 4th on the lower part 1b of the valve head 1 is attached.

Durch die erfindungsgemäße Ausgestaltung der Vorrichtung werden die Torsionskräfte von der Motorachse 3 über das starre formschlüssige Kupplungselement 6 auf die Ventilspindel 1a übertragen. Due to the inventive design of the device, the torsional forces from the motor axis 3rd via the rigid positive coupling element 6 on the valve stem 1a transfer.

Ebenso werden die Torsionskräfte vom Motorgehäuse 2 auf die Montageplatte 7 übertragen, in der dargestellten Ausführungsform über eine formschlüssige starre Verschraubung, und von der Montageplatte 7 über die Führungsnuten 4a formschlüssig in Richtung der Rotation aber flexibel in Achsrichtung auf das Gehäuse 4. Vom Gehäuse 4 wiederum werden sie formschlüssig in Richtung der Rotation aber flexibel in Achsrichtung auf die Klemmvorrichtung 5 übertragen, die formschlüssig und starr mit dem Gehäuse 4 und mit dem Unterteil 1b des Ventilkopfes 1 verbunden ist.Likewise, the torsional forces from the motor housing 2nd on the mounting plate 7 transferred, in the embodiment shown via a positive rigid screw connection, and from the mounting plate 7 about the guide grooves 4a form-fitting in the direction of rotation but flexible in the axial direction on the housing 4th . From the housing 4th again they become positive in the direction of rotation but flexible in the axial direction on the clamping device 5 transferred, the form-fitting and rigid with the housing 4th and with the lower part 1b of the valve head 1 connected is.

Da der Ventilkopf 1a bei Torsion axial entlang der Achse L bewegt wird und dieser mit dem Elektromotor 2 gekoppelt ist, wird auch der Elektromotor 2 innerhalb des Gehäuses 4 axial entlang der Achse L bewegt, wobei die ersten Formelemente 7a der Montageplatte 7 die axiale Bewegung in den Führungsnuten 4a des Gehäuses 4 führen.Because the valve head 1a with torsion axially along the axis L is moved and this with the electric motor 2nd is coupled, the electric motor 2nd inside the case 4th axially along the axis L moves, the first form elements 7a the mounting plate 7 the axial movement in the guide grooves 4a of the housing 4th to lead.

Der Motor selbst sowie die gesamte Mechanik ist streng axialsymmetrisch aufgebaut, so dass die mechanischen Verbindungen lediglich die zum Drehen des Ventils notwendigen Torsionskräfte sowie das Eigengewicht der Mechanik aufnehmen müssen.The motor itself and the entire mechanics are strictly axially symmetrical, so that the mechanical connections only have to absorb the torsional forces required to turn the valve and the weight of the mechanics.

2 zeigt eine Seitansicht der erfindungsgemäßen Vorrichtung. Erkennbar sind vor allem das Gehäuse 4 und der darin angeordnete Elektromotor 2. Im Gehäuse 4 verläuft axialsymmetrisch zur Hauptachse L die Führungsnut 4a, in welche das erste Formelement 7a der Montageplatte 7 eingreifen kann. Ebenfalls erkennbar ist die Befestigungsstruktur 5. 2nd shows a side view of the device according to the invention. The housing is particularly recognizable 4th and the electric motor arranged therein 2nd . In the housing 4th runs axially symmetrical to the main axis L the guide groove 4a , in which the first shaped element 7a the mounting plate 7 can intervene. The attachment structure is also recognizable 5 .

In 3 ist eine schematische Ansicht der erfindungsgemäßen Vorrichtung in Verbindung mit einem Ventilgehäuse eines Absperrventils dargestellt. Das zweite Formelement 4a erstreckt sich axial entlang des Gehäuses 4. Das erste Formelement 7a steht hier in Eingriff mit dem zweiten Formelement 4a.In 3rd is a schematic view of the device according to the invention in connection with a valve housing of a shut-off valve. The second feature 4a extends axially along the housing 4th . The first feature 7a is in engagement with the second shaped element here 4a .

An der ventilseitigen Stirnseite des Gehäuses 4 befinden sich Aussparungen 4c im Gehäuse 4, in welche die Befestigungsstruktur 5 eingreift. Mittels der Befestigungsstruktur 5 ist das Gehäuse 4 am Ventilkopf 1 lösbar befestigt.On the valve side of the housing 4th there are recesses 4c in the housing 4th in which the mounting structure 5 intervenes. Using the attachment structure 5 is the housing 4th on the valve head 1 releasably attached.

4 zeigt eine schematische Darstellung des Motorblocks des Elektromotors 2 mit Montageplatte 7 und Kupplungselement 6 der erfindungsgemäßen Vorrichtung. Die Montageplatte 7 ist fest mit dem Elektromotor 2 verbunden und weist zwei sich gegenüberliegende, radial nach außen erstreckende erste Formelemente 7a auf. Fest mit der hier nicht erkennbaren Antriebswelle des Elektromotors 2 ist das Kupplungselement 6 verbunden, welches die Torsionskräfte der Antriebswelle des Elektromotors 2 auf die hier nicht dargestellte Ventilspindel überträgt. 4th shows a schematic representation of the motor block of the electric motor 2nd with mounting plate 7 and coupling element 6 the device according to the invention. The mounting plate 7 is fixed with the electric motor 2nd connected and has two opposite, radially outwardly extending first shaped elements 7a on. Fixed with the drive shaft of the electric motor not recognizable here 2nd is the coupling element 6 connected, which is the torsional forces of the drive shaft of the electric motor 2nd transfers to the valve spindle, not shown here.

In 5 ist eine schematische Ansicht der Klemmvorrichtung 5 in Verbindung mit dem Gehäuse 4 einer erfindungsgemäßen Vorrichtung dargestellt. Im Gehäuse 4 sind zwei sich gegenüberliegende Aussparungen 4c angeordnet, in welche die Befestigungsstruktur 5 eingreift. Die hier dargestellt Befestigungsstruktur 5 ist eine Klemmvorrichtung, welche mit Hilfe zweier Schrauben 9 drehfest an den Mehrkant eines Ventilkopfes eines Absperrventiles angebracht werden kann.In 5 is a schematic view of the clamping device 5 in connection with the housing 4th shown a device according to the invention. In the housing 4th are two opposite recesses 4c arranged, in which the fastening structure 5 intervenes. The mounting structure shown here 5 is a clamping device, which with the help of two screws 9 can be attached to the polygon of a valve head of a shut-off valve in a rotationally fixed manner.

Die erfindungsgemäße Lösung besteht somit im Wesentlichen aus nur vier mechanischen Komponenten:

1. 1. Eine Basisklemme. Diese umfasst die bei allen Ventilköpfen zwecks Einbau notwendige Mutternartige Struktur am Fuß des Ventilkopfes.
2. 2. Das Gehäuse, welches rohrförmig als Verbindungsrohr mit Führungsnuten ausgefoldet ist. Dies ist das Gehäuse des Antriebes und wird über eine geeignete Struktur mit der Basisklemme verbunden. Diese Verbindung überträgt sowohl die Torsionskräfte des Motors als auch das Gewicht des Antriebes auf den Ventilkörper
3. 3. Der Motor selbst ist fest mit einer Montageplatte verbunden. Die Montageplatte verfügt über zwei Erweiterungen, die in den Führungsnuten des Verbindungsrohres je nach Position der Spindel auf- und niederfahren.
4. 4. Der Adapter zwischen dem Ende der Ventilspindel und der Spindel des Antriebsmotors ist formschlüssig und starr.

The solution according to the invention thus essentially consists of only four mechanical components:

1. 1. A base clamp. This includes the nut-like structure at the base of the valve head that is necessary for all valve heads for installation.
2. 2. The housing, which is folded out tubularly as a connecting tube with guide grooves. This is the housing of the drive and is connected to the base terminal using a suitable structure. This connection transfers both the torsional forces of the engine and the weight of the drive to the valve body
3. 3. The motor itself is firmly connected to a mounting plate. The mounting plate has two extensions that move up and down in the guide grooves of the connecting tube depending on the position of the spindle.
4. 4. The adapter between the end of the valve spindle and the spindle of the drive motor is positive and rigid.

Der Motor selbst sowie die gesamte Mechanik ist streng axialsymmetrisch aufgebaut so dass die mechanischen Verbindungen lediglich die zum Drehen des Ventils notwendigen Torsionskräfte sowie das Eigengewicht der Mechanik aufnehmen müssen.The motor itself and the entire mechanics are strictly axially symmetrical so that the mechanical connections only have to absorb the torsional forces required to turn the valve and the weight of the mechanics.

Die Torsionskräfte wirken zwischen zwei Teilelementen:

1. a) Zwischen Motorachse über den starren formschlüssigen Adapter direkt auf die Ventilspindel
2. b) Zwischen Motorgehäuse über die formschlüssige starre Verschraubung auf die Montage platte. Von dort über die Führungsnuten formschlüssig in Richtung der Rotation aber flexibel in Achsrichtung auf das Führungsrohr. Vom Führungsrohr wiederum formschlüssig in Richtung der Rotation aber flexibel in Achsrichtung auf die Basisklemme, die formschlüssig und starr mit dem Gehäuse verbunden ist.

The torsional forces act between two sub-elements:

1. a) Between the motor axis via the rigid, form-fitting adapter directly onto the valve spindle
2. b) Between the motor housing via the positive rigid screw connection on the mounting plate. From there via the guide grooves in the direction of rotation but flexibly in the axial direction onto the guide tube. From Guide tube, in turn, form-fitting in the direction of rotation but flexible in the axial direction on the base clamp, which is positively and rigidly connected to the housing.

Die erfindungsgemäße Lösung ermöglicht einen Anbau an alle gängigen Produkte am Markt.The solution according to the invention enables an attachment to all common products on the market.

Die erfindungsgemäße Vorrichtung wird über eine Steuereinheit betätigt und ermöglicht das automatische Schließen oder Öffnen der Armatur.The device according to the invention is actuated via a control unit and enables the valve to be closed or opened automatically.

Beispielsweise eine bei einer Leckage oder einem Rohrbruch, die über entsprechende Sensoren erfasst werden, die mit der Steuereinheit in Verbindung stehen, wird über die Steuereinheit ein entsprechendes Signal zum Schließen des Ventils weitergegeben, wodurch der an die Spannungsversorgung angeschlossene Motor in Schließrichtung rotiert, so dass das Ventil geschlossen wird.For example, in the event of a leak or a pipe break, which is detected by corresponding sensors that are connected to the control unit, a corresponding signal for closing the valve is passed on via the control unit, as a result of which the motor connected to the voltage supply rotates in the closing direction, so that the valve is closed.

Ist die Steuereinheit beispielsweise über eine kabellose Verbindung mit einem Smartphon, einem Tablet oder dergleichen verbunden, kann durch die über dieses Endgerät ausgewählte Funktion, die beispielsweise über eine App zur Verfügung steht, über die Steuereinheit ein Öffnen oder Schließen des Ventils veranlasst werden. Beispielsweise nach Antritt einer Urlaubsreise kann dann noch das Wasser abgestellt werden, wenn dies vergessen wurde.If the control unit is connected to a smartphone, a tablet or the like via a wireless connection, for example, the function selected via this terminal, which is available for example via an app, can be used to initiate opening or closing of the valve via the control unit. For example, after starting a vacation trip, the water can still be turned off if this has been forgotten.

BezugszeichenlisteReference list

11

VentilkopfValve head

1a1a

VentilspindelValve stem

1b1b

Unterteil des VentilkopfesLower part of the valve head

22nd

ElektromotorElectric motor

33rd

Antriebswelledrive shaft

44th

Gehäusecasing

4a4a

zweite Formelementesecond form elements

4c4c

AussparungenRecesses

55

BefestigungsstrukturAttachment structure

66

KupplungselementCoupling element

77

MontageplatteMounting plate

7a7a

erste Formelementefirst form elements

88th

Rohrpipe

99

SchraubenScrews

LL

HauptachseMain axis

ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG QUOTES INCLUDE IN THE DESCRIPTION

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Zitierte PatentliteraturPatent literature cited

• DE 102017117904 A1 [0009]DE 102017117904 A1 [0009]
• DE 4412375 A1 [0010]DE 4412375 A1 [0010]
• EP 3070380 A1 [0011]EP 3070380 A1 [0011]
• DE 202006018756 U1 [0012]DE 202006018756 U1 [0012]
• DE 102011055759 B4 [0013]DE 102011055759 B4 [0013]
• DE 9101633 U1 [0014]DE 9101633 U1 [0014]
• DE 9300197 U1 [0015]DE 9300197 U1 [0015]
• DE 511275 C [0016]DE 511275 C [0016]

Claims (9)

Vorrichtung für die elektromotorische Betätigung einer Ventilspindel (1a) eines mit einem Ventilkopf (1) versehenen Absperrventils, wobei die Vorrichtung einen Elektromotor (2) mit einer Antriebswelle (3) und ein den Elektromotor (2) zumindest bereichsweise umgebendes Gehäuse (4) aufweist, dadurch gekennzeichnet, dass das Gehäuse (4) mittels einer Befestigungsstruktur (5) an dem Ventilkopf (1) des Absperrventils, befestigt ist oder befestigbar ist und dass die Antriebswelle (3) des Elektromotors (2) direkt oder über ein Kupplungselement (6) mit der Ventilspindel (1a) gekoppelt ist und dass der Elektromotor (2) axial beweglich und drehfest im Gehäuse (4) aufgenommen ist, derart, dass der Elektromotor (2) in Abhängigkeit einer axialen Stellbewegung der Ventilspindel (1a) im Gehäuse (4) axial verschiebbar ist.Device for the electromotive actuation of a valve spindle (1a) of a shut-off valve provided with a valve head (1), the device having an electric motor (2) with a drive shaft (3) and a housing (4) surrounding the electric motor (2) at least in regions, characterized in that the housing (4) is fastened or can be fastened to the valve head (1) of the shut-off valve by means of a fastening structure (5) and that the drive shaft (3) of the electric motor (2) is attached directly or via a coupling element (6) the valve spindle (1a) is coupled and that the electric motor (2) is accommodated in the housing (4) in an axially movable and rotationally fixed manner, such that the electric motor (2) is axially dependent on an axial actuating movement of the valve spindle (1a) in the housing (4) is movable. Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass an der ventilseitigen Stirnseite des Elektromotors (2) eine Montageplatte (7) angeordnet ist, welche über erste Formelemente (7a) mit korrespondierenden sich axial erstreckenden zweiten Formelementen (4a) des Gehäuses (4) in Eingriff steht.Device after Claim 1 , characterized in that a mounting plate (7) is arranged on the valve-side end of the electric motor (2) and engages with corresponding axially extending second shaped elements (4a) of the housing (4) via first shaped elements (7a). Vorrichtung nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass die Montageplatte (7) erste Formelemente (7a) in Form von wenigstens zwei radial nach außen weisenden Vorsprüngen (7a) aufweist, die in zweite Formelemente (4a) in Form von korrespondierenden Führungsnuten (4a) im Gehäuse (4) eingreifen.Device after Claim 1 or 2nd , characterized in that the mounting plate (7) has first shaped elements (7a) in the form of at least two radially outwardly pointing projections (7a), which are formed in second shaped elements (4a) in the form of corresponding guide grooves (4a) in the housing (4) intervention. Vorrichtung nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, dass das Gehäuse (4) wenigstens zwei sich gegenüberliegende, axial verlaufende Führungsnuten (4a) aufweist, in welche die wenigstens zwei Vorsprünge (7a) der Montageplatte (7) eingreifen.Device after Claim 3 , characterized in that the housing (4) has at least two opposite, axially extending guide grooves (4a) into which the at least two projections (7a) of the mounting plate (7) engage. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, dass das Gehäuse (4) wenigstens zwei gegenüberliegend angeordnete Aussparungen (4c) aufweist, in welche die Befestigungsstruktur (5) eingreift.Device according to one of the Claims 1 to 4th , characterized in that the housing (4) has at least two oppositely arranged recesses (4c) into which the fastening structure (5) engages. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 5 bis 6, dadurch gekennzeichnet, dass die Befestigungsstruktur (5) eine Klemmvorrichtung ist.Device according to one of the Claims 5 to 6 , characterized in that the fastening structure (5) is a clamping device. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, dass in einem Motorgehäuse des Elektromotors (2) ein mit dem Elektromotor gekoppeltes Planetengetriebe angeordnet ist, dessen Antriebswelle (3) mit der Ventilspindel (1a) gekoppelt ist.Device according to one of the Claims 1 to 6 , characterized in that arranged in a motor housing of the electric motor (2) is a planetary gear coupled to the electric motor, the drive shaft (3) of which is coupled to the valve spindle (1a). Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 7, dadurch gekennzeichnet, dass das Absperrventil ein Schrägsitzventil ist.Device according to one of the Claims 1 to 7 , characterized in that the shut-off valve is an angle seat valve. Automatisch antreibbares Absperrventil aufweisend eine Vorrichtung gemäß einem der Ansprüche 1 bis 8.Automatically drivable shut-off valve comprising a device according to one of the Claims 1 to 8th .

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