DE3618479A1 - Armatur zum absperren einer stroemung - Google Patents

Description

Die Erfindung betrifft eine Armatur zum Absperren einer Strömung, mit einem Gehäuse, in dem ein Verschlußstück mit Hilfe eines Gewindes zwischen der Auf- und Zu-End­ stellung bewegbar ist, mit einem Drehantrieb, der in der Zu-Endstellung der Armatur mit zeitlicher Verzögerung abgeschaltet wird, mit einem nachgiebigen Glied, das die durch die kinetische Energie des Antriebs erzeugte Dreh­ momenterhöhung in dieser Endstellung begrenzt und mit einer Drehmomentsteuerung des Antriebs. Eine solche Armatur ist nach dem Hauptpatent .. .. ... (Anmeldung P 35 07 091.9) so ausgebildet, daß der gesamte, dem Hub des Verschlußstückes entsprechende Drehbereich des Antriebs für beide Fahrtrichtungen unterteilt ist in einen Anfangsbereich, der in der Endstellung beginnt und vor Erreichen der neuen Endstellung endet, sowie in einen Restbereich, und daß das verfügbare Anlaufdreh­ moment (Losbrechmoment) des Antriebs unter Berücksich­ tigung der Toleranzgrenze der Energieversorgung im An­ fangsbereich nach unten um mindestens 10% höher ist als das größte Drehmoment, daß der Antrieb unter Berücksich­ tigung der Toleranzgrenze der Energieversorgung im Rest­ bereich nach oben aufbringen kann. Damit soll die Armatur gegen Störungen unempfindlich gemacht werden, die durch lange Stillstandszeiten verursacht sein können. In solchen Fällen kann nämlich durch Korrosionserschei­ nungen eine wesentliche Erhöhung der Reibung und der für die Bewegung notwendigen Kraft verursacht werden, die das sichere Arbeiten beeinträchtigt. Dies macht sich besonders dann bemerkbar, wenn der Antrieb das Ver­ schlußstück ohne kraft- bzw. drehmomentabhängige Ab­ schaltung in die Schließstellung bewegt hat.

Die Erfindung bezweckt eine Weiterbildung der vorge­ nannten Armatur mit dem Ziel, eine rein mechanische Steuerung des Drehmoments zu erhalten, wobei die Steuer­ glieder einfach ausgebildet und ohne großen Kraftaufwand zu betätigen sein sollen.

Erfindungsgemäß ist vorgesehen, daß das zwischen dem Drehantrieb und dem Verschlußstück ein Getriebe mit zwei konzentrisch angeordneten, gegenläufigen Rollspindeln, vorzugsweise Kugelumlaufspindeln, angeordnet ist und daß die Rollspindeln ein Schaltglied betätigen, das im An­ fangsbereich die drehmomentstärkere Stufe des Getriebes wirksam macht.

Bei der Erfindung ist eine mechanische Umsteuerung vom n-fachen auf 1-faches Drehmoment und umgekehrt realisiert, die wegen der nicht selbsthemmenden Rollspindeln mit hohem Wirkungsgrad und zugleich großer Betriebssicher­ heit arbeitet. Dabei ergibt sich ein konzentrischer Kraftangriff, durch den unerwünschte Seitenkräfte ver­ mieden sind. Zugleich wird durch die konzentrisch inein­ ander angeordneten Kugelumlaufspindeln eine niedrige Bauhöhe des Getriebes erzielt. Die Gegenläufigkeit der Rollspindeln bewirkt dabei selbsttätig die mechanische Drehmomentumsteuerung durch den Links- bzw. Rechtslauf des Antriebsmotors.

Das Schaltglied kann vorteilhaft eine Lamellenkupplung sein, wie sie bei einem Ausführungsbeispiel des Haupt­ patents beschrieben ist. Die Lamellenkupplung wird von einer der Rollspindeln insbesondere gegen die Wirkung einer Feder geöffnet. Dabei kann ein einstellbarer leerer Drehwinkelbereich vorhanden sein, in dem keine der beiden Rollspindeln auf das Schaltglied wirkt. Damit wird eine Verzögerung der Momentumsteuerung erreicht.

Die Rollspindeln weisen bei entgegengerichteten Drehsinn vorteilhaft die gleiche Steigung auf. Ihre Achse ist zweckmäßigerweise vertikal.

Zur näheren Erläuterung der Erfindung wird anhand der Zeichnung ein Ausführungsbeispiel beschrieben. Dabei ist der Übersichtlichkeit halber in den Fig. 1 und 2 in einem Schnitt längs der Drehachse nur das für die Be­ tätigung der Armatur vorgesehene Getriebe in zwei verschiedenen Stellungen gezeichnet. Die Armatur und der Antriebsmotor zum Drehen des Getriebes sind weggelassen, da sie mit der Fig. 1 nach dem Hauptpatent überein­ stimmen.

Beim Ausführungsbeispiel ist ein Planetengetriebe 1 vorgesehen, das das Drehmoment der nicht dargestellten Abtriebswelle eines Antriebs, z.B. eines Elektromotors, um den Faktor 3 erhöht. Die Abtriebswelle greift in die Eingangswelle 2 des Getriebes 1, die als Hohlwelle aus­ gebildet ist, und im Inneren eines Gehäuses 3 eine Ver­ zahnung 4 als Sonnenrad des Planetengetriebes 1 trägt. Mit dem Sonnenrad 4 sind drei gleichmäßig um den Umfang verteilte Planetenräder 5 gekoppelt, von denen in den Figuren nur eins dargestellt ist.

Die Planetenräder 5 sind mit Wellen 6 in einem Planeten­ träger 8 gehalten, der in seinem oberen, über die Welle 2 greifenden Bereich als Konus 9 ausgebildet ist. Der Konus 9 ragt in einen Hohlkonus 10 einer Kupplungsschei­ be 11, die auf ihrer Außenseite Kupplungslamellen 12 trägt. Die Kupplungsscheibe 12 ist mit einem Glocken­ körper 15 verschraubt, der in seinem Oberteil eine Ver­ zahnung 16 trägt. Der Glockenkörper bildet damit den Hohlkranz des Planetengetriebes 1.

An der Unterseite 17 des Glockenkörpers 15 sind zwei Tellerfedern 18 angeordnet. Sie stützen sich einmal gegen die Unterseite 17 des Glockenkörpers 15 und zum anderen gegen einen Federteller 20 ab. Der Federteller 20 ist in einem das Getriebe 1 einschließenden Gehäuse 22 mit Rollen 23 gelagert.

An dem Planetenträger 8 ist koaxial zur Eingangswelle 2 die Abtriebswelle 25 angeordnet, die unten aus dem Gehäuse 22 ragt. Die Welle 25 trägt in ihrem an den Planetenträger 8 angrenzenden Bereich 26 eine Kugel­ umlaufspindel 27. Darauf sitzt eine Mutter 28, die zur Spindelachse parallel eine Nut 29 an der Außenseite auf­ weist. In die Nut 29 greift ein von der Unterseite 17 des Glockenkörpers 15 ausgehender Keil 30. Der Keil 30 ragt gleichzeitig in eine Nut 32 einer Mutter 33, die mit einer weiteren Kugelumlaufspindel 34 mit einem Rohr­ stück 35 gekoppelt ist, das an dem Planetenträger 8 mit Schrauben 36 befestigt ist. Die Kugelumlaufspindeln 27, 34 haben bei entgegengerichtetem Drehsinn die gleiche Steigung.

Bei der in Fig. 1 dargestellten Lage der Kugelumlauf­ spindeln ist die Wandermutter 28 in die Wandermutter 32 eingefahren. Die Tellerfedern 18 drücken auf die Lamel­ len 12 zwischen der Kupplungsscheibe 11 und der Deckel­ platte 40 des Gehäuses 22. Damit ist der Glockenkörper 15 mit dem Hohlkranz 16 gegenüber dem Gehäuse 22 fest­ gelegt. Das Planetengetriebe 1 kann deshalb eine dreh­ momenterhöhende Wirkung ausüben. Dabei wird der Plane­ tenträger 8 mit einem Drittel der Geschwindigkeit der Eingangswelle 2, dafür aber mit dem dreifachen Dreh­ moment bewegt. Dies ergibt eine entsprechende Bewegung der Abtriebswelle 25.

Bei der Bewegung des Planetenträgers 8 wird die Kugel­ umlaufspindel 34 betätigt, so daß die Wandermutter 33 nach unten geführt wird. Sie gelangt, wie Fig. 2 zeigt, an die Unterseite 17 des Glockenkörpers 15 und drückt damit den Glockenkörper 15 gegen die Wirkung der Teller­ federn 18 nach unten. Damit wird der Kraftschluß zwischen der Kupplungsscheibe 11 und dem Deckelteil 40 des Ge­ häuses 22 gelöst. Gleichzeitig wird der Hohlkonus 10 gegen den Konus 9 gepreßt. Damit wird der Planetenträger 8 mit dem Hohlkranz 16 verbunden, so daß das Planeten­ getriebe 1 gesperrt ist. Die Antriebswelle 2 ist un­ mittelbar mit der Abtriebswelle 25 gekoppelt. Die nach­ geschaltete Armatur wird also mit erhöhter Drehzahl und geringem Drehmoment, d.h. mit einem Schnellgang, in die andere Endstellung gefahren.

Wenn die Armatur in der nun erreichten Endstellung wieder betätigt wird, dann wird die Antriebswelle 2 in Gegenrichtung gedreht. Deshalb wird über die Kugelum­ laufspindel 34 die Wandermutter 33 nach oben gefahren, so daß die Tellerfedern 18 wirksam werden können. Damit wird wiederum die Kupplung zwischen der Kupplungsscheibe 11 und dem Gehäuseoberteil 40 geschlossen und die Ver­ bindung zwischen dem Hohlkonus 10 und dem Konus 9 ge­ öffnet. Es steht dann wieder das durch das Planeten­ getriebe 1 erhöhte Drehmoment zur Verfügung. Damit wird die Armatur aus der Endstellung gefahren. Der Anfangs­ bereich des Stellweges mit dem erhöhten Drehmoment wird so lange beibehalten, bis die andere Wandermutter 28 mit der Kugelumlaufspindel 27 auf der Abtriebswelle 25 nach unten gewandert ist und nunmehr den Boden 17 des Glockenkörpers 15 gegen die Wirkung der Tellerfeder 18 nach unten drückt. Damit beginnt dann wieder der Schnell­ gang mit gleicher Drehzahl der Wellen 2 und 25.

Claims (5)

1. Armatur zum Absperren einer Strömung, mit einem Gehäuse, in dem ein Verschlußstück mit Hilfe eines Gewindes zwischen der Auf- und Zu-Endstellung beweg­ bar ist, mit einem Drehantrieb, der in der Zu-Endstel­ lung der Armatur mit zeitlicher Verzögerung abgeschal­ tet wird, mit einem nachgiebigen Glied, das die durch die kinetische Energie des Antriebs erzeugte Drehmoment­ erhöhung in dieser Endstellung begrenzt, und mit einer Drehmomentsteuerung des Antriebs, wobei der gesamte, dem Hub des Verschlußstückes entsprechende Drehbereich des Antriebs für beide Fahrrichtungen unterteilt ist in einen Anfangsbereich, der in der Endstellung beginnt und vor Erreichen der neuen Endstellung endet, sowie in einen Restbereich, wobei das verfügbare Anlaufdrehmoment (Losbrechmoment) des Antriebs unter Berücksichtigung der Toleranzgrenze der Energieversorgung im Anfangsbereich nach unten um mindestens 10% höher ist als das größte Drehmoment, das der Antrieb unter Berücksichtigung der Toleranzgrenze der Energieversorgung im Restbereich nach oben aufbringen kann, nach Patent .. .. ... (Anmeldung P 35 07 091.9), dadurch gekennzeich­ net, daß zwischen dem Drehantrieb und dem Verschluß­ stück ein Getriebe (1) mit zwei konzentrisch angeord­ neten, gegenläufigen Rollspindeln (27, 34), vorzugsweise Kugelumlaufspindeln, angeordnet ist und daß die Roll­ spindeln (27, 34) ein Schaltglied (12) betätigen, das im Anfangsbereich die drehmomentstärkere Stufe des Getrie­ bes (1) wirksam macht.

2. Armatur nach Anspruch 1, dadurch ge­ kennzeichnet, daß das Schaltglied eine Lamellenkupplung (12) ist, die von den Rollspindeln (27, 34) gegen die Wirkung einer Feder (18) geöffnet wird.

3. Armatur nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß ein einstellbarer leerer Drehwinkelbereich vorhanden ist, in dem keine der beiden Rollspindeln (27, 34) auf das Schaltglied (12) wirkt (Fig. 1).

4. Armatur nach Anspruch 1, 2 oder 3, dadurch gekennzeichnet, daß die Rollspindeln (27, 34) die gleiche Steigung und einen entgegengerich­ teten Drehsinn aufweisen.

5. Armatur nach einem der Ansprüche 1 bis 4, gekennzeichnet durch eine vertikale Achse der Rollspindeln (27, 34).