DE3538883A1 - Stelltrieb - Google Patents

Description

Die vorliegende Erfindung bezieht sich auf einen Stelltrieb, vorzugsweise auf einen Schnellverschließ- oder Schnellöffnungs­ trieb für Armaturen, Klappen, Türen oder dgl., mit einer von einem drehrichtungsumkehrbaren Antriebsmotor antreibbaren Stell­ spindel und mit einem mittels der Stellspindel betätigbaren Kraftspeicher, wobei zwischen dem Antriebsmotor um der Stellspindel ein Zwischentrieb mit einer hohen Untersetzung vorgesehen ist.

Stelltriebe der in Rede stehenden Art sind in vielfältiger Aus­ führung für die unterschiedlichsten Verwendungsmöglichkeiten bekannt. Bevorzugt werden sie zum Öffnen und Schließen von Ventilen, Feuerschutzklappen, Türen oder dgl.verwendet. Je nach Art des Einsatzes besteht die Forderung, daß entweder die Öffnungs- oder die Schließbewegung des zu verstellenden Organes in einer äußerst geringen Zeit erfolgt. Dies trifft normalerweise im Falle einer Gefahr, wie z.B. im Brandfalle eines Gebäudes, beim Überschreiten der Füllhöhe eines zu fül­ lenden Behälters und dgl. zu.

Durch einschlägige Vorschriften werden zu Erhöhung der Sicher­ heit von Menschen und Material oder zur Verminderung von Schäden Sicherheitsvorkehrungen in Abhängigkeit des jeweiligen Falles er­ lassen. Solche Maßnahmen sind beispielsweise, der Einbau von selbstschließenden Türen bzw. Feuerschutzklappen oder selbst­ öffnende Lichtkuppeln im Brandfall, selbstschließende Ventile um die Zufuhr eines Mediums zu stoppen und dgl.

Aus der DE - PS 10 26 148 ist ein Stelltrieb mit einer Rückstell­ einrichtung bekannt. Die Rückstelleinrichtung besteht im wesent­ lichen aus einer Spindel- oder einer Torsionsfeder, die beim Betätigen der Steuerwelle durch einen Antriebsmotor gespannt wird. Die Rückstelleinrichtung wird von einem Hubmagneten bei Spannungsabfall oder Nullspannung in Wirkstellung gebracht, wodurch die Steuerwelle des Stelltriebs in Drehung versetzt wird, um ein mit der Steuerwelle gekoppeltes Ventil in die Anfangslage zurückzustellen.

Der in dieser Patentschrift aufgezeigte Stelltrieb ist demzu­ folge ausschließlich zum überführen des Stellorgans von einer Funktionsstellung in die andere geeignet, so daß z.B. zum Öffnen und zum Schließen zwei jeweils entsprechend ausgelegte Stelltriebe notwendig sind. Abgesehen von der sich daraus erge­ benden Typenvielfalt, entstehen relativ hohe Kosten. Naturgemäß führt auch eine Typenvielfalt häufig zu Verwechselungen. Ein wesentlicher Nachteil ist noch bei dem vorbekannten Stelltrieb, in der Verwendung eines Hubmagneten zu sehen, da die Gefahr besteht, daß bei einem Spannungsabfall bzw. bei Erreichen einer Nullspannung der Anker klebt. Dies ist darauf zurückzuführen, daß dieser Fall sehr selten, wenn überhaupt in sehr großen Zeitabständen erfolgt. Der Einsatz eines derartigen Stelltriebs für Sicherheitszwecke ist auch auf Grund mangelnder Betriebs­ sicherheit problematisch.

Der vorliegenden Erfingung liegt demgegenüber die Aufgabe zu Grunde, einen Stelltrieb gemäß dem Oberbegriff des Anspruchs 1 so weiterzuentwickeln, daß dieser mit konstruktiv einfachen Mitteln ohne Umrüstung sowohl als Schnellschließ- als auch als Schnellöffnungsorgan arbeiten kann, und abgesehen vom Stellmotor, ausschließlich mechanische Teile aufweist.

Die Lösung der gestellten Aufgabe ergibt sich aus dem Kennzeichen des Anspruchs 1.

Es ist nunmehr in verblüffend einfacher Weise möglich, den erfindungsgemäßen Stelltrieb sowohl zum schnellen Öffnen, als auch zum schnellen Schließen einzusetzen, da die jeweilige Funktion ausschließlich von der Drehrichtung des Antriebsmotors abhängt. Von der Drehrichtung des Antriebsmotors hängt wiederum die Bewegungsrichtung der Stellspindel ab, wodurch sich die Seite ergibt, von der der Kraftspeicher gespannt wird. Es sei noch erwähnt, daß die für die Funktion des Stellorgans notwendige Axialbewegung der Stellspindel durch Entspannen des Kraftspeichers erfolgt. Da für diese Bewegung ausschließlich äußerst robuste, in der Technik bewährte Bauteile verwendet werden, ist praktisch eine nicht mehr zu übertreffende Funktionssicherheit gegeben.

Ein weiterer Vorteil ist noch darin zu sehen, daß im Bedarfsfalle sogar ein Einsatz an anderer Stelle mit geänderter Funktionsweise möglich ist.

Um beim Spannen des Kraftspeichers die von dem Kraftspeicher ausgeübte Kraft abzutragen, ist bei einer bevorzugten Ausführungs­ form vorgesehen, daß jedem Federteller ein ortsfestes Widerlager zugeordnet ist, und daß in Abhängigkeit von der Axialbewegung der Stellspindel ein Federteller an dem zugeordneten Widerlager anliegt und der gegenüberliegende Federteller im Abstand zum zugeordneten Widerlager liegt.

Weitere Kennzeichen und Merkmale einer vorteilhaften Ausgestaltung der vorliegenden Erfindung sind Gegenstand von weiteren Unteran­ sprüchen und ergeben sich aus der nachfolgenden Beschreibung bevor­ zugter Ausführungsbeispiele.

Es zeigen:

Fig. 1 Ein erstes Ausführungsbeispiel eines erfindungsgemäßen Stelltriebs für ein Ventil und

Fig. 2 Ein weiteres Ausführungsbeispiel

Der in der Fig. 1 aufgezeigte Stelltrieb 1 weist einen blockierfesten, reversierbaren Synchron- oder Asynchronmotor 5 an den ein nicht näher erläutertes Getriebe 6 angeflanscht ist. Das Getriebe 6 ist so aus­ gelegt, daß die Drehzahl seiner Abtriebswelle 7 wesentlich geringer ist als die des Motors 5. Auf die Abtriebswelle 7 ist ein Zahnrad 8 drehfest aufgesetzt, welches mit einem weiteren Zahnrad 9 in Eingriff steht, welches mit einem Trapezgewinde gestalteten Innengewinde ver­ sehen ist. Die Zahnräder 8, 9 sind in einem Getriebegehäuse 10 ange­ ordnet, welches mit zwei einander gegenüberliegenden, fluchtend zur Gewindebohrung des Zahnrades 9 liegenden Bohrung versehen ist, in denen eine Stellspindel 11 gelagert ist, die ein Außengewinde aufweisst und die das Gehäuse beidseitig überragt. Die Gewindebohrung des Zahnrades 9 und die Stellspindel 11 stehen in Eingriff. Die Stell­ spindel ist mit einer Nut 12 versehen, in die ein Stift 13 eingreift. Wie die Abbildung zeigt, ist die Stellspindel 11 nur im mittleren Bereich mit dem Trapezgewinde versehen. An das Gehäuse 10 ist noch ein Gehäuse 14 angeflanscht. Die Längsachse des Gehäuses 14 fluchtet mit der Stellspindel 11. Die der Anlageseite gegenüberliegende Gehäuse­ wandung ist mit einer Bohrung versehen, durch die das Ende der Stell­ spindel 11 geführt ist. In das Gehäuse 14 ist eine Druckfeder 15 einge­ setzt, die die Stellspindel 11 umgreift. Die Enden der Druckfeder 15 stützen sich gegen je einen Federteller 16 ab. Der untere, dem Gehäuse 10 zugewandt liegende Federteller, ist mittels eines in eine Ringnut der Stellspindel 11 eingesetzten Sicherungsringes 17 gegen axiale Verschiebung gesichert.

Wie die Fig. 1 zeigt, ist am oberen und unteren Ende des Gehäuses 14 an der Innenseite in eine Ringnut je ein Sicherungsring 21 ein­ gesetzt. Ferner ist noch jeweils eine Druckscheibe 22 vorgesehen. Ein Sicherungsring und eine zugeordnete Druckscheibe bilden ein ortsfestes Widerlager für den betreffenden Federteller 16. Wird der Stelltrieb zum schnellen Öffnen verwendet, bildet der untere Sicherungsring und die Druckscheibe das Widerlager, beim schnellen Schließen, wie in der Fig. 1 dargestellt, bildet der obere Sicherungsring und die Druckscheibe das Widerlager. Aus der Fig. 1 ist ohne weiteres erkennbar, daß beim Abfall des Drehmomentes die Druckfeder 15 den Ventilteller 19 schlagartig in die Verschließlage bringt.

Soll im Gegensatz zur dargestellten Ausführung, das Ventil 2 schnell geöffnet werden, ist die Drehrichtung des Motors so zu wählen, daß bei der Abwärtsbewegung der Gewindespindel 11 die Druckfeder 15 gespannt wird. Dazu ist in das obere Ende der Stellspindel 11 ein weiterer Sicherungsring 23 eingesetzt, der den oberen Federteller zum Spannen der Druckfeder 15 mitnimmt. Da bildet die untere Druck­ scheibe 22 und der Sicherungsring 21 ein Widerlager für den unteren Federteller 21 bzw. für die Druckfeder 15.

Das andere Ende der Stellspindel 11 ragt bis in die Mitte eines Gehäuses 3 hinein. Auf das Ende ist eine Flanschscheibe 18 auf­ gesetzt an die eine einen Ventilteller 19 tragende Betätigungs­ stange 20 angeschraubt ist. Die in der Abbildung dargestellte Anordnung ist ein Schnellschlußventil, dessen Ventilteller 19 normalerweise geöffnet ist, so daß das Medium durchströmt. Damit die Feder 15 das Ventil 2 nicht schließt, liegt der Motor 5 an elektrischer Spannung und gibt dadurch ein Drehmoment ab, welches eine der Federkraft entgegenstehende Schubkraft der Stellspindel 11 erzeugt. Sobald die Spannung entfällt oder abfällt, wird durch die Federkraft das Ventil 2 geschlossen.

Dabei ist besonders günstig, daß die die Stellspindel bildende Stellspindel 11 und das Zahnrad 9 als nicht selbsthemmender Spindeltrieb ausgelegt sind.

Zum Öffnen des Ventils 2 wird der Motor 5 wieder an elektrische Spannung gelegt. Dadurch wird das Zahnrad 9 in Drehrichtung versetzt. Da der in die Nut 12 eingreifende Stift 13 eine Drehung der Stell­ spindel 11 verhindert, wird diese zur Öffnung des Ventils verfahren. Da die Drehzahl des Zahnrades 9 extrem herabgesetzt wird, dauert die Öffnungsbewegung entsprechend lange.

Der erfindungsgemäße Stelltrieb kann nur für solche Aggregate einge­ setzt werden, wo zwei in entgegengesetzte Richtungen erfolgende Bewegungen erfolgen. Wesentlich ist, daß eine Bewegung in einer äußerst kurzen Zeit erfolgt, während die andere Bewegung praktisch ohne Zeitvorgabe erfolgen kann.

Bei dem in der Fig. 2 dargestellten Ausführungsbeispiel ist die Stellspindel 11 an Stelle des Außengewindes mit einer Verzahnung 24 versehen, die mit einem Abtriebsritzel 25 des nicht näher erläuterten, vom Antriebsmotor 5 angetriebenen Getriebes in Eingriff steht. Der Antriebsmotor 5 ist so ange­ schlossen, daß auch bei dieser Ausführung das Ventil 2 als Schnellschlußventil arbeitet.

Im Bereich der Verzahnung 24 ist die Stellspindel 11 im Durchmesser größer gehalten als im Bereich der Druckfeder 15. Der untere, der Verzahnung zugewandt liegende Federteller 16 liegt bei entspannter Druckfeder 15 oder bei einer Aus­ bildung als Schnellöffnungstrieb bei geschlossenem Ventil an der durch die unterschiedlichen Durchmesser gebildeten Ringfläche an. Diese Ausführung ist besonders einfach, da der Sicherungsring und die Druckscheibe entfällt.

Die in der Fig. 2 aufgezeigte Ausführung bietet den Vorteil, daß die Stellspindel ausschließlich eine Axialbewegung aus­ führt, so daß diese Ausführung besonders leichtgängig und betriebssicher arbeitet.

• Bezugszeichenliste  1 Stelltrieb
   2 Durchflußventil
   3 Gehäuse
   4 Kupplung
   5 Motor
   6 Getriebe
   7 Abtriebswelle
   8 Zahnrad
   9 Zahnrad
  10 Gehäuse
  11 Stellspindel
  12 Nut
  13 Stift
  14 Gehäuse
  15 Druckfeder
  16 Federteller
  17 Sicherungsring
  18 Flanschscheibe
  19 Ventilteller
  20 Betätigungsstange
  21 Sicherungsring
  22 Druckscheibe
  23 Sicherungsring
  24 Verzahnung
  25 Abtriebsritzel

Claims (8)

1. Stelltrieb, vorzugsweise ein Schnellverschließ- oder ein Schnellöffnungstrieb für Armaturen, Klappen, Türen oder dgl. dgl. mit einer von einem drehrichtungsumkehrbaren Antriebs­ motor antreibbaren Stellspindel, und mit einem mittels der Stellspindel betätigbaren Kraftspeicher, wobei zwischen dem Antriebsmotor und der Stellspindel ein Zwischentrieb mit einer hohen Untersetzung vorgesehen ist, dadurch gekenn­ zeichnet, daß der Kraftspeicher (15) am freien Ende der Stellspindel (11) angeordnet ist, daß auf beiden Seiten des Kraftspeichers (15) zu seiner Betätigung je ein Feder­ teller (16) vorgesehen ist, daß jedem Federteller (16) ein an der Stellspindel (11) an der dem Kraftspeicher (15) abgewandt liegenden Seite festgelegter Sicherungsring (17, 23) zugeordnet ist, und daß der Kraftspeicher (15) je nach Drehrichtung des Antriebes (5) in beiden Axialrichtungen betätigbar ist.

2. Stelltrieb nach Anspruch 1 dadurch gekennzeichnet, daß jedem Federteller (16) ein ortsfestes Widerlager zugeordnet ist, und daß in Abhängigkeit von der Axialbewegung der Stell­ spindel (11) ein Federteller an dem zugeordneten Widerlager anliegt und der andere Federteller im Abstand zum zugeordneten Widerlager liegt.

3. Stelltrieb nach Anspruch 2 dadurch gekennzeichnet, daß jedes Widerlager aus einer Druckscheibe (22) gebildet ist, die mittels eines Sicherungsringes (21) lagegerecht gehalten ist, und daß der Sicherungsring (21) in eine Nut eingesetzt ist, die innenseitig in einer Wandung eines den Kraftspeicher (15) umschliessenden Gehäuses (14) vorgesehen ist.

4. Stelltrieb nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß zumindest ein Widerlager aus einer quer zur Längsachse der Stellspindel (11) liegenden Fläche des Getriebegehäuses (10) oder des den Kraftspeicher (15) umschließenden Gehäuses (14) gebildet ist.

5. Stelltrieb nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß die Bohrungen der Druckscheibe (22) größer sind, als der Außendurchmesser der die Federteller (16) an der Stell­ spindel (11) festlegenden Sicherungsringe (17, 23)

6. Stelltrieb nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Stellspindel (11) im mittleren Bereich ein Außenge­ winde oder eine Verzahnung (24) aufweist, und daß auf das dem Kraftspeicher (15) gegenüber liegende Ende ein Kupplungsglied, wie z.B. eine Flanschscheibe (18) zum Anschluß eines Stellorgans drehfest aufgesetzt ist.

7. Stelltrieb nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, daß die Stellspindel (11) im Bereich der Verzahnung (24) oder des Außengewindes im Durchmesser größer gehalten ist als im Bereich des Kraftspeichers (15), und daß die dem Kraft­ speicher (15) zugewandt liegende Ringfläche ein Auflager für den zugeordneten Federteller (16) bildet.

8. Stelltrieb nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Kraftspeicher als eine Druckfeder (15) ausgebildet ist.