DE2417057A1

DE2417057A1 - Stellmotor, insbesondere fuer ventile

Info

Publication number: DE2417057A1
Application number: DE2417057A
Authority: DE
Inventors: Jiri Vyskocil
Original assignee: Sulzer AG
Current assignee: Sulzer AG
Priority date: 1974-04-03
Filing date: 1974-04-08
Publication date: 1975-10-23
Also published as: FR2266917A1; JPS5198491A; DE2417057C3; CH576672A5; BE827513A; US3998108A; FR2266917B1; DE2417057B2; JPS551465B2; SE7503448L; NL7405427A; NL158600B

Description

LJJM

Gebrüder Sulzer Aktiengesellschaft_} Winterthur/Schweiz

Stellmotor, insbesondere für Ventile.

Die Erfindung betrifft einen Stellmotor, insbesondere für Ventile, mit einer gegen Verdrehung gesicherten Stellspindel und einer über Federelemente axial gelagerten Stellspindelmutter, und weiterhin mit einem einerseits mit der Stellspindeinutter und anderseits mit dem Antriebsmotor des Stellmotors gekuppelten Getriebe.

Bei einem bekannten Stellmotor dieser Art besteht das Getriebe aus einem Stirnzahnradgetriebe. Ein Nachteil eines solchen Getriebes besteht darin, dass durch das bei dem meistens erforderlichen grossen Uebersetzungsverhältnis, der Stellmotor grossa Abmessungen hat. Ein weiterer Nachteil besteht darin, dass ein solches Getriebe nicht selbsthemmend ist, so dass häufig eine Bremse oder eine Verriegelvorrichtung notwendig ist.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, einen Stellmotor der eingangs definierten Gattung zu schaffen, dessen Getriebe ein grosses übersetzungsverhältnis bei gedrungener Bauart und hohe Funktionszuverlässigkeit des Stellmotors aufweist. Geinfiss der Erfindiing wird dies dadurch erreicht, dass das Getriebe

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ein Schneckengetriebe ist_; cesstn Schneckenrad drehfest mit der Spindelmutter verbunden ist, und dass die Stellspindelmutter mindestens auf einer Seite des Schneckenrades über ein Federelement axial beweglich darauf abgestützt ist.

Die Federelemente sind vorzugsweise als Tellerfeder ausgebildet, die sich auf einem zylindrischen Teil der Spindelmutter befinden.

Im Falle der Stellmotor mit einem die Axialbewegung der Stellspindel anzeigenden Stellungsgeber versehen ist, umfasst dessen Messwertgeber vorzugsweise ein auf der Stellspindelmutter angeordnetes Aussengewinde, dessen Steigung gleich der Steigung der Stellspindelmutter ist.

Ein Ausführungsbeispiel des Erfindungsgegenstandes wird im Folgenden anhand der Zeichnung beschrieben. Es zeigtί

Fig. 1 einen erfindungsgemässen Stellmotor im Querschnitt; Fig. 2, schematisch, einen Stellungsgeber.

Beim Stellmotor gemäss Fig. 1 sind in einem Gehäuse 1, zwei eine Viand 2 tangierende Bohrungen 3 und 4 vorgesehen. Die Bohrung 3 geht in eine Anbohrung 5 über,ι in der ein Lagerdeckel 6 mit Dichtung 7 befestigt ist. In der Bohrung 4 ist ein Lagerdeckel 8 zentriert, der mittels einen Flansch 9 des Lagerdeckels durchdringende Schraube 10 auf dem Gehäuse 1 befestigt ist. In Bohrungen 11 und 12 der Lagerdeckel 6 bzw. 8 ist eine durch einen Hohlzylinder 15a verlängerte Spindelmutter 15 aus Bronze gelagert. Mit der Spindelmutter 15 ist mittels eines darin be-

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festigten Keils 16 ein Svahlring 17 drehfest verbunden. Die Spindelmutter kann sich jedoch hinsichtlich des Stahlringes axial bewegen. Dabei gleitet der Keil in der zugehörigen Keilbahn 16a. Der Stahlring 17 ist weiterhin seinerseits mittels eines Keils 18 drehfest mit einem Schneckenrad 19 aus Bronze verbunden. Das Schneckenrad 19 bildet mit einer Schnecke 19a ein Getriebe, das von einem (nicht gezeichneten) Antriebsmotor angetrieben wird. Stahlring 17 und Schneckenrad 19 sind z\iischen zwei Axialkugellagern 20 und 21 gelagert, die ihrerseits zwischen der Stirnseite des Lagerdeckels 8 und einer Nabe 22 der Bohrung abgestützt sind. Der Stahlring 17 ist einerseits über einen ersten Satz Tellerfedern 25 über einen Ring 26, auf einem Seegerring 27 und andererseits über einen Satz Tellerfedern 30, eine Gewindehülse 31 und einen Positionsring 32 auf einem zweiten Seegerring 33 abgestützt. In der Spindelmutter 15 befindet sich eine Stellspindel 55, auf dessen oberem Ende mittels eines Keiles 56 ein Kolben 57 befestigt ist. Der Kolben ist mit zwei Keilen 58 und 59 in zwei axialen Keilbahnen 60 bzw. 61 eines Topfes 62, der auf dem Lagerdeckel 8 befestigt ist, geführt.

Auf dem Positionsring 32 ruht ein Kugellager 40, das am Ende eines Hebels 41 gelagert ist. Dieser Hebel ist um einen Stift 42 drehbar, dessen Enden in einer Büchse 43 in der Zwischenwand gelagert sind. Das freie Ende des Hebels 42 steht den Schaltstiften 46 und 47 zweier Mikroschalter 48 bzw. 49 gegenüber, die beide an einem Träger 50 befestigt sind. Die Mikroschalter sind nach Lösen der Schrauben 51 bzw. 52 bewegbar, so dass der Augenblick des Schaltens einstellbar ist. Jeder Mikroschalter

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ist einer der beiden Drehrichtungen des Atitriebsmotors des Stellmotors zugeordnet. Sie sind dazu über Relais derart in die Stromzufuhrleitungen des Antriebsmotors geschaltet, dass beim Anstossen in einer Endlage einer der Schaltstifte 46 oder 47, nur

i die Stromzufuhr für die betreffende Drehrichtung unterbrochen wird. In der umgekehrten Drehrichtung bleibt der Antriebsmotor ohne weiteres einschaltbar.

Der Stellmotor ist mit einem Stellungsgeber versehen, der die momentane Stellung der Stellspindel 55 und damit die der vom Stellmotor betätigten Vorrichtung angibt. Der Stellungsgeber ist wie folgt gebaut.

Die obenerwähnte Gewindehülse 31 trägt ein zweigängiges Gewinde 31a, dessen Steigung der Steigung des Innengewindes 15b der Spindelmutter 15 gleich ist. Wie Fig. 2 schematisch zeigt, greift (in einer Ebene, die zur Zeichenebene senkrecht steht) ein Schraubenrad 70, das auf einer Welle 71 befestigt ist, in das Gewinde 31a der Gewindehülse 31 ein. Auf der Welle 71 ist auch ein Ritzel 72 befestigt, das mit einem Zahnrad 73 kämmt. Zahnrad 73 ist gemeinsam mit einem Ritzel 74 auf einer Welle 75 befestigt. Das Ritzel 74 greift in ein Zahnrad 76 ein, das mit einem Zeiger 77 verbunden ist. Zahnrad 76 ist zusammen mit einem Träger 78 für eine Spiralfeder 80 auf einer Welle 79 befestigt. Die Spiralfeder 80 ist an ihrem freien Ende 81 am Gehäuse 1 des Stellmotors befestigt. Die Spiralfeder 80 sorgt dafür, dass immer dieselbe Flanke des Gewindes 3la mit dem Schraubenrad 70 im Eingriff ist, unabhängig von der Bewegungsrichtung des Stellmotors. Ebenso am

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Stellmotorgehäuse ist eine Skala 82 befestigt, vorauf der Stand des Zeigers 77 und damit der Stand der Stellspindel abgelesen werden kann. Anstelle der beschriebenen optischen Anzeigevorrichtung kann selbstverständlich auch ein beispielsweise elektrischer Stellungsgeber vorgesehen sein.

Die Arbeitsweise des Stellmotors ist wie folgt:

Beim Eintreffen eines Stellbefehls am Antriebsmotor des Stellmotors wird die Stellspindelrnutter 15 über das Getriebe 19, 19a in der einen oder anderen Richtung gedreht und dio Stellspindel 55 auf- oder abwärts bewegt; z. B. im Falle die Stellspindel mit einer Ventilspindel verbunden ist, bewerkstelligt die Stellspindel das' Oeffnen oder Schliessen des Ventils. Dabei reproduziert das Schraubenrad 70 auf seinem Teilkreisumfang die Bewegung der Stellspindel 55 bezüglich des Gehäuses 1 des Stellmotors. Die Stellung des Zeigers 77 gibt somit die Lage der Stellspindel 55 an, und daher auch die Betriebslage des von dieser betätigten Ventils.

Abhängig von der Bewegungsrichtung der Stellspindel 55 weicht die Stellspindelmutter 15 bei ihrer Drehung entweder- gegen die Rückstellkraft des Tellerfedersatzes 25 oder die des Tellerfedersatzes 30 aus. Zum Beispiel v/eicht die Spindelmutter gegen die Rückstellkraft des Tellerfedersatzes 30 aus, wenn ihre Drehrichtung diejenige ist, bei der sich die Stellspindel nach unten bewegt. Die Stellspindelmutter gleitet dabei mit dein Keil 16 in der Keilbahn 16a im Stahlring 17. Das. Hass der Ausweichung der

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Stellspindelmuttur ist abhängig von der Belastung der Stellspindel. Sobald die Ausweichung der Spindelmutter einen bestimmten Wert überschreitet, was z. B. eintritt, wenn die Stellspindel beim Schliessen des Ventils ihre Endlage erreicht, dreht der Positionsring 32 über das Kugellager 40 den Hebel 41 im Uhrzeigersinne, Dabei betätigt der Hebel 41 den Schaltstift 47 des Mikroschalters 49 und das zugehörige Relais unterbricht den Strom in der betreffenden Zufuhrleitung zum Antriebsmotor. Da der Schalter 46 nicht betätigt wurde, kann der Antriebsmotor gegebenenfalls ohne weiteres für die entgegengesetzte Drehrichtung der Stellspindelmutter, d. h. die entgegengesetzte Bewegungsrichtung der Stellspindel, eingeschaltet werden. Der Tellerfedersatz 30 drückt dabei zunächst die Stellspindelmutter in die neutrale Ausgangslage zurück.

Statt über zwei Tellerfedersätze 25, 30, kann die Spindelmutter 15 über nur einen Federsatz, z. B. Federsatz 30, auf dem Schneckenrad 19 abgestützt sein, z. B-. wenn eine federnde Abstützung für die entgegengesetzte Bewegungsrichtung der Stellspindel 55 nicht notwendig ist.

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Claims

Patentansprüche

(Iy Stellmotor, irisbesondere für "Ventile, mit einer gegen Verdrehung gesicherten Stellspindel und einer über Federelemente axial beweglich gelagerten Stellspindelmutter, und vjeiterhin mit einem einerseits mit der Stellspindelmutter und andererseits mit dem Antriebsmotor des Stellmotors gekuppelten Getriebe, dadurch gekennzeichnet, dass das Getriebe ein Schneckengetriebe (19, 19a) ist, dessen Schneckenrad (19) drehfest mit der Stellspindelmutter (1.5) verbunden ist, und dass die Stellspindelmutter (15) mindestens auf einer Seite des Sehneckenrades (19) über ein Federelement (25, 30) axial beweglich darauf abgestützt ist.
2. Stellmotor nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Federelemente (25, 30) als Tellerfeder ausgebildet sind und

■ sich auf einem zylindrischen Teil (15a) der Stellspindelmutter (15) befinden.
3. Stellmotor nach Anspruch 1 oder 2, mit einem die Axialbewegung der Stellspindel anzeigenden Stellungsgeber, dadurch gekennzeichnet, dass der Messwertgeber des Stellungsgebers ein Aussengewinde (31) auf der Stellspindelmutter (15) umfasst, dessen Steigung gleich der Steigung der Stellspindelmutter (15) ist.

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