DE1099297B - Elektromotorischer Antrieb fuer Ventile u. dgl. - Google Patents

Description

• Elektromotorischer Antrieb für Ventile u. dgl. Die Erfindung betrifft einen Antrieb für Ventile od. dgl. mit einem umsteuerbaren Elektromotor, dessen Drehung in den wechselnden Richtungen Tiber eine drehmomentabhängige Kupplung und ein Getriebe auf das Verschlußstück übertragen wird.
• Es ist ein elektromechanischer Antrieb ähnlicher Art zum Verstellen von Bremsen, Ventilen, Schiebern, Pressen od. dgl. bekanntgeworden, bei dem in die Antriebsübertragung von einem nur in einer Drehrichtung arbeitenden Elektromotor zu einem Stellkolben eine elektromagnetische Kupplung geschaltet ist. Eine Umschaltung der Drehbewegung des Stehkolbens, dessen Schraubgewinde in eine Schraubverzahnung eines Zylinderrades eingreift, wird bei diesem bekannten Antrieb dadurch erreicht, daß das Drehmoment des Motors auf die eine oder die andere von zwei Magnetpulverkupplungen übergeführt wird, die in entgegengesetzten Richtungen umlaufen. Außerdem steht der Motor über diese Kupplungen unabhängig von seiner Drehzahl in Drehverbindung mit dem Kolben. Das Drehmoment, das von der Kupplung übertragen wird, ist dabei von der Feldstärke in der Magnetkupplung und nicht von der Drehzahl abhängig. Weiterhin wird die Erregung der Magnetspulen nicht vom Motor beeinflußt, sondern durch eine besondere Vorrichtung, die zwei Abgriffe aufweist, welche die Erregung der Magnetspulen bestimmen. Hierbei besteht weiter der Nachteil, daß der Motor dauernd umläuft und die Regelimpulse durch die besondere Vorrichtung geleitet werden.
• Weiterhin ist ein elektromechanischer Antrieb für Absperrschieber mit umsteuerbarem Elektromotor bekannt, der beim Ingangsetzen immer in Verbindung mit dem Getriebe und der Schieberspindel steht. Das Eigenartige dieses bekannten Antriebes ist darin zu sehen, daß ein unterschiedliches Drehmoment an der Spindel beim Öffnen und Schließen des Schiebers erhalten wird. Hierzu ist eine Bremse angeordnet, und die Motorleistung soll in Abhängigkeit von der Lage des Schiebers geändert werden. Auch hier ist die Ausbildung derart, daß z. B. beim Öffnen des Schieber die Motorleistung 100 % ist, wodurch eine schwere und kräftige Ausbildung des Motors bedingt wird.
• Demgegenüber soll durch die vorliegende Erfindung ein Antrieb dieser Art mit umsteuerbarem Motor geschaffen werden, bei dem der Motor erst dann zur Kraftübertragung über die Kupplung wirksam wird, wenn seine Drehzahl einen bestimmten Wert erreicht hat und bei dem demgemäß der Motor kleiner und billiger ausgeführt und die gesamte Vorrichtung erheblich einfacher ausgebildet werden kann als bei den bekannten Antrieben. Gemäß der Erfindung wird dies dadurch erreicht, daß der Motor in jeder Lage des Verschlußstückes mittels der zwischen ihn und dem Getriebe angeordneten Kupplung während des Ingangsetzens in beiden Drehrichtungen zur Kraftübertragung auf das Verschlußstück erst dann anschließbar ist, wenn der Motor eine bestimmte Drehzahl erreicht hat. Zweckmäßig ist hierbei die Kupplung als zwischen dem drehbaren Teil des Motors und der eingehenden Welle des Getriebes angebrachte Fliehkraftreibungskupplung ausgebildet.
• Die Erfindung erbringt den weiteren Vorteil, daß zur Betätigung des Motors in den Endlagen des Verschlußkörpers keine Grenzlagenschalter notwendig werden. Da das Ventil für Regelzwecke benutzt wird, wirkt die Schaltung des Motors auf Freilauf durch die Rückkopplungswirkung einer Überregelung entgegen.
• Weitere Merkmale und Vorteile der Erfindung ergeben sich aus der nachstehenden Beschreibung der in der Zeichnung beispielsweise dargestellten Ausführungsform des Antriebes. Es zeigt Fig. 1 einen nach der Erfindung ausgeführten Ventilantrieb im Längsschnitt, Fig.2 ein Schaltbild für den Motor und Fig.3 ein Diagramm.
• In Fig. 1 ist ein Ventilgehäuse 10 durch Flansche 12, 14 an eine nicht dargestellte Leitung angeschlossen. In dem Ventilgehäuse ist ein Verschlußstück 16 im Sitz 18 beweglich. Das Verschlußstück 16 besitzt eine Spindel 20, die durch eine Dichtung 22 hindurchgeht und mit einer Scheibe 24 fest verbunden ist, welche ihrerseits einen mit Außengewinde versehenen Zapfen 26 trägt. Der Zapfen 26 ist in eine Hülse 28 eingeschraubt, die drehbar, in axialer Richtung aber gesichert, in einem Gehäuse 30 gelagert ist. Das Verschlußstück 16 wird am Umlauf durch einen Bolzen 32 gehindert, der in eine axial verlaufende Ausnehmung 34 im Gehäuse 30 eintritt. Diese Ausnehmung hat eine ausreichende Länge, um in axialer Richtung die Bewegung des Verschlußstücks zu gestatten. Die Scheibe 24 ist mit einer Anzahl radialer Öffnungen 36 versehen, und in eine von ihnen ist der Zapfen 32 eingeschraubt. Die Hülse 28 wird von einer von einem Elektromotor 38 ausgehenden Welle 40 über ein Getriebe 42 in Umdrehung versetzt. Nach Entfernen des Zapfens 32 läßt sich die Scheibe 24 von Hand mit Hilfe der Löcher 36 unabhängig von dem Getriebe 42 herumdrehen.
• Zwischen dem Getriebe 42 und der Welle 40 ist eine allgemein mit 44 bezeichnete Fliehkraftreibungskupplung angebracht. Diese besteht aus einem von der Welle 40 angetriebenen, senkrecht zu ihr stehenden Stift 46, auf dem zweckmäßig zylindrisch ausgebildete Gewichte 48 axial gleitbar angeordnet sind. Diese Gewichte wirken mit der zylindrischen Innenfläche 50 einer* Hohlscheibe 52 aus Metall, vorzugsweise Leichtmetall, zusammen. Die Hohlscheibe 52 besitzt einen mit dem ersten Ritze! des Getriebes 42 verbundenen Zapfen 54. Die Gewichte 48; die aus einem nichtmetallischen Werkstoff, wie Hartgummi, bestehen können, werden von der Fliehkraft gegen die zylindrische Innenfläche 50 gedrückt. Wenn die Drehzahl und damit der Druck der Gewichte gegen diese Fläche einen bestimmten Wert erreicht, wird das Reibungsmoment genügend groß, um die Scheibe 52 mitzunehmen. Da der Zapfen 26 und damit das Verschlußstück 16 gegen Umlauf gesperrt sind, hat die auf die Hülse 28 übertragene Drehbewegung zur Folge, daß das Verschlußstück 16 axial verschoben wird.
• Der Motor 38 ist ein umsteuerbarer sogenannter Einphasenkondensatormotor, wie aus dem Schaltbild der Fig.2 hervorgeht. In dieser Figur ist der mit 56 !:--zeichnete Kondensator zwischen zwei der drei im Verhältnis zueinander verschobenen Feldwicklungen 58, -60 und 62 eingeschaltet. Die eine Netzleitung 64 ist an die Wicklung 62 angeschlossen, von welcher sich der Strom über den Sternpunkt 66 auf die Wicklungen 58 und 60 verteilt. Ein einpoliger Kontaktarm 68 ist an die zweite Netzleitung 70 angeschlossen. Je nachdem, ob der Arm 68 an einem Kontakt 72 oder einem Kontakt 74 anliegt, wird entweder die Wicklung 58 oder die Wicklung 60 an die Netzleitung 70 angeschlossen. Dabei bewirkt der Kondensator 56 eine Phasenverschiebung, welche die Umkehr des Drehmomentes herbeiführt.
• In Fig. 3 stellt die Ordinate das von der Motorwelle 40 ausgeübte Drehmoment dar und die Abszisse die Zeit oder die Anzahl der in der Zeiteinheit von der Welle 40 durchlaufenen Umdrehungen. Damit die Kupplung 44 das Verschlußstück 16 verschieben kann, ist ein auf die Welle 52 wirkendes Moment 76 erforderlich. Der Motor erhält Impulse von einem nicht gezeigten Fühler, wie einem Wärmeauslöser, der seinerseits durch das Mittel betätigt wird, dessen Zustand, wie z. B. dessen Temperatur, durch das Ventil geregelt -werden soll. Falls der Strom zu dem Motor geschlossen ist, ist das von der Welle 40 abgegebene Moment größer als das Moment 7.6, wie aus dem Kurvenzweig 78 hervorgeht. Wenn nun der Strom zu dem Motor durch einen Impuls von Fühler her abgeschaltet wird, sinkt die Drehzahl der Motorwelle und damit das Moment. In dem Punkt 80 wird die Momentlinie 76 durchschritten. Das Moment fällt dann weiter ab und wird zu schwach, um die Scheibe 52 in Umdrehung versetzen zu können, was bedeutet, daß das Verschlußstück 16 stehenbleibt. In dem Punkt 82 ist auch der Motor stehengeblieben. Dieser Zustand kann während einer gewissen Zeit fortdauern; in Fig.3 wird jedoch angenommen, daß eine sofortige Umschaltung des Kontaktarmes 68 stattgefunden hat. Der Motor kehrt seine Bewegungsrichtung unter steigendem Moment um; jedoch erst dann, wenn der Punkt 84 erreicht ist, wird das Verschlußstück 16 in Bewegung versetzt, und zwar nun in entgegengesetzter Richtung. Der Motor ist also vom Verschlußstück während der Zeiträume des Abstoppens und Anlaufens, wo sein Moment schwach ist, abgeschaltet gewesen.
• Aus der vorstehenden Erläuterung geht hervor, daß immer dann, wenn eine Umstellung des Verschlußstücks 16 erforderlich ist, dieser von dem Motor entlastet gehalten wird, vorausgesetzt, daß die Motordrehzahl unter einem bestimmten Wert liegt. Weiter ist ersichtlich, daß der Motor ohne die Vorrichtung gemäß derErfindung so kräftig ausgeführt sein müßte, daß sein Startmoment, das gemäß Fig. 3 dem Abstand des Punktes 82 von der Abszisse entspricht, statt dessen mindestens ebenso groß sein müßte, wie das Moment 76. In den Endlagen des Verschlußstücks wird der Motor, sofern der Fühler keinen Impuls abgegeben hat, in Gang sein, wobei jedoch die Kupplung 44 sicherstellt, daß eine Überlastung des Motors nicht eintreten kann.

Claims (2)

1. PATENTANSPRÜCHE: 1. Antrieb für Ventile u. dgl. mit einem umsteuerbaren Elektromotor, dessen Drehung in den wechselnden Richtungen über eine drehmomentabhängige Kupplung und ein Getriebe auf das Verschlußstück übertragen wird, dadurch gekennzeichnet, daß der Motor (38) in jeder Lage des Verschlußstücks (16) mittels der zwischen ihm und dem Getriebe (42) angeordneten Kupplung (44) während des Ingangsetzens in beiden Bewegungsrichtungen zur Kraftübertragung auf das Verschlußstück (16) erst dann anschließbar ist, wenn der Motor (38) eine bestimmte Drehzahl erreicht hat.
2. 2. Antrieb nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Kupplung eine zwischen dem drehbaren Teil (40) des Motors (38) und der eingehenden Welle (54) des Getriebes (42) angebrachte Fliehkraftreibungskupplung (44) ist. In Betracht gezogene Druckschriften: Deutsche Patentschriften Nr. 668 774, 702 670', 724 582, 885 270; Patentschrift Nr. 3829 des Amtes für Erfindungs-und Patentwesen in der sowjetischen Besatzungszone Deutschlands; schweizerische Patentschrift Nr. 184 952.