DE4423313A1 - Elektromotorisches Stellglied - Google Patents

Elektromotorisches Stellglied

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    • F16K31/02—Actuating devices; Operating means; Releasing devices electric; magnetic
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    • H—ELECTRICITY
    • H02—GENERATION; CONVERSION OR DISTRIBUTION OF ELECTRIC POWER
    • H02K—DYNAMO-ELECTRIC MACHINES
    • H02K7/00—Arrangements for handling mechanical energy structurally associated with dynamo-electric machines, e.g. structural association with mechanical driving motors or auxiliary dynamo-electric machines
    • H02K7/06—Means for converting reciprocating motion into rotary motion or vice versa
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    • F23—COMBUSTION APPARATUS; COMBUSTION PROCESSES
    • F23N—REGULATING OR CONTROLLING COMBUSTION
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    • F23N2235/12—Fuel valves
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    • F23N5/02—Systems for controlling combustion using devices responsive to thermal changes or to thermal expansion of a medium
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Description

Die Erfindung betrifft ein elektromotorisches Stellglied, bei dem die Drehbewegung eines Elektromotors mittels einer in einer Antriebshülse gehaltenen Spindelmutter und einer gegen Verdrehen gesicherten Gewindespindel in eine Linearbewegung umgewandelt wird (DE-C2-33 27946).
Insbesondere durch den Einsatz von sogenannten Schrittmotoren ist eine digitale Ansteuerung der Stellglieder möglich geworden. Für eine feinfühlige Steuerung wird eine sehr große Auflösung der Linearbewegung in viele einzelne Motorschritte erreicht, die bisher bekannte Mutterspindelstellglieder nicht erfüllen konnten, mit dem Nachteil, daß bei Ausfall des Schrittmotors oder der elektronischen Ansteuerung eine selbsttätige Rückstellung in Ausgangslage nicht erreicht wird, da Selbsthemmung im Spindeltrieb besteht.
Hiervon ausgehend liegt der Erfindung daher die Aufgabe zugrunde, das eingangs genannte Stellglied derart zu verändern, daß in Verbindung mit einem Schrittmotor eine Verstellung bei größtmöglicher Schrittzahl erreichbar wird, wobei bei Einsatz des Stellgliedes zum Beispiel für ein Dosierventil bei Ausfall des Schrittmotors oder der elektronischen Ansteuerung automatisch eine Rückstellung des Stellgliedes in Ausgangslage bzw. in Schließstellung des Ventils erreichbar sein soll.
Diese Aufgabe ist durch die im Kennzeichen des Patentanspruchs 1 angegebenen Merkmale gelöst worden. Vorteilhafte Weiterbildungen sind in den Unteransprüchen angegeben.
Ein Ausführungsbeispiel der Erfindung ist in der Zeichnung dargestellt und wird mit Angabe von erreichbaren Vorteilen nachfolgend beschrieben.
Die Zeichnung zeigt einen Längsschnitt durch ein erfindungsgemäßes elektromotorisches Stellglied 1 für die Verstellung eines Ventils, bestehend aus einem in einem Gehäuse 2 angeordneten Schrittmotor 3 mit Statorwicklungen 4 und einem im Gehäuse 2 gelagerten Rotor 5.
Die Statorwicklungen 4 sind durch eine digitale Steuerschaltung ansteuerbar, womit eine volle Motordrehung in bis zu 200 Einzelschritte zerlegt werden kann, die vom Rotor 5 vollzogen werden. Der Rotor ist fest mit einer Spindelmutter 6 verbunden, die drehbar im Gehäuse 2 angeordnet ist und auf eine im Gehäuse 2 gehaltene, nur gegen Verdrehen gesicherte Gewindespindel 7 aufgeschraubt ist.
Es ist vorgesehen, daß die Spindelmutter 6 und die Gewindespindel 7 entsprechende Freiräume für ein Eintauchen der Gewindespindel 7 in die Spindelmutter 6 aufweist. Das untere Ende der Gewindespindel 7 ist aus dem Gehäuse 2 herausgeführt und fährt bei Drehung des Schrittmotors 3 mehr oder weniger aus dem Gehäuse 2 heraus oder je nach Drehrichtung in das Gehäuse 2 hinein. Soweit entspricht das Stellglied dem zitierten Stand der Technik.
Erfindungsgemäß ist das aus dem Gehäuse 2 herausragende Ende der Gewindespindel 7 mit einer Längsbohrung 8 ausgeführt und weist einen auf dem äußeren Durchmesser fest aufgeschobenen Elektromagnetkörper 9 auf, dessen Spulenwicklung 10 über eine in Form einer zylindrischen Feder gewickelte Anschlußleitung 11 mit einem im Gehäuse 2 angeordneten und aus diesem herausgeführten Steckeranschluß 12 verbunden ist. Die so gewickelte Anschlußleitung ermöglicht es, daß der Elektromagnetkörper 9 der Verstellung der Gewindespindel 7 folgen kann.
Der Elektromagnet 9 wirkt auf ein aus Weicheisen bestehendes Ankerglied 13, das von diesem bei bestromtem Elektromagnet 9 angezogen wird und auf einer Stange 14 befestigt ist, die lose in der Längsbohrung 8 der Gewindespindel 7 gehalten ist. Eine Feder 15 ist zwischen dem Ankerglied 13 und der Gewindespindel 7 eingespannt und wirkt gegen die Magnetkraft. Bei abgeschaltetem Elektromagneten 9 wird die mit dem Ankerglied 13 verbundene Stange 14 aus der Gewindespindel 7 herausgedrückt und in Richtung der Ausgangsstellung der Gewindespindel 7 geschoben.
Bei der dargestellten Ausführung ist die Stange 14 an ihrem äußeren Ende als Ventilschließkörper 16 ausgebildet, der in Ausgangsstellung gegen einen Ventilsitz 17 eines Kanaldurchgangs 18 anliegt und diesen steuert.
Bei bestromtem Elektromagneten und Ausgangsstellung der Gewindespindel 7 besteht zwischen dem Ankerglied 13 und dem Elektromagneten 9 quasi kein Luftspalt mehr, so daß die Magnetkraft am Ankerglied 13 anzieht. Die Feder 15 ist dann auf kleinste Einspannlänge zusammengedrückt und weist eine kleinere Kraft als der Elektromagnet auf. Sobald der Schrittmotor 3 in Öffnungsrichtung angesteuert wird, hebt der Ventilschließkörper 16 vom Ventilsitz 17 ab und der Kanalabschnitt 18 kann von einem Fluid durchströmt werden.
Bei Ausfall des Schrittmotors oder der elektronischen Ansteuerung erfolgt automatisch eine Rückstellung in Ausgangslage bzw. in Schließstellung des Ventils durch Abschaltung der Elektromagnetbestromung, wodurch die mit dem Ankerglied 13 verbundene Stange 14 aus der Gewindespindel 7 herausgedrückt und in Richtung der Ausgangsstellung der Gewindespindel 7 geschoben wird.

Claims (3)

1. Elektromotorisches Stellglied, bei dem die Drehbewegung eines Elektromotors mittels einer in einem Rotor gehaltenen Spindelmutter und einer gegen Verdrehen gesicherten Gewindespindel in eine Linearbewegung umgewandelt wird dadurch gekennzeichnet, daß die Gewindespindel (7) an ihrem aus dem Gehäuse (2) herausgeführten Ende einen Elektromagneten (9) aufweist, der bei Bestromung mit einem Ankerglied (13) zusammenwirkt, der mit einer lose in einer Spindelbohrung (8) gehaltenen Stange (14) zusammenwirkt und die Stange (14) gegen die Kraft einer eingespannten Feder (15) in die Gewindespindel (7) hineingedrückt hält.
2. Stellglied nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die mit dem Ankerglied (13) verbundene Stange (14) an ihrem äußeren Ende als Ventilschließkörper (16) ausgebildet ist, der mit einem Ventilsitz (17) eines Kanalabschnitts (18) zusammenwirkt.
3. Stellglied nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß die über eine in Form einer zylindrischen Feder gewickelte Anschlußleitung (11) mit einem im Gehäuse (2) angeordneten und aus diesem herausgeführten Steckeranschluß (12) verbunden ist.
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