DE29616690U1

DE29616690U1 - drive

Info

Publication number: DE29616690U1
Application number: DE29616690U
Authority: DE
Original assignee: STAIGER STEUERUNGSTECH
Current assignee: STAIGER STEUERUNGSTECH
Priority date: 1996-09-25
Filing date: 1996-09-25
Publication date: 1998-02-05
Anticipated expiration: 2006-09-26

Description

- Ol -- Oil -

Steuerungstechnik ST-P57Control technology ST-P57

Staiger GmbH & Co. Produktions-Vertriebs KG D-74391 ErligheimStaiger GmbH & Co. Production-Sales KG D-74391 Erligheim

BeschreibungDescription

Antriebdrive

Die Erfindung betrifft einen Antrieb mit den Merkmalen des Oberbegriffs des AnspruchsThe invention relates to a drive with the features of the preamble of the claim

Antriebe, die für die Betätigung eines Stellteils einer Armatur, insbesondere Ventils, vorgesehen sind, sind allgemein bekannt.Actuators designed to operate an actuator of a fitting, in particular a valve, are generally known.

Die Aufgabe der Erfindung besteht darin, einen Antrieb mit den Merkmalen des Oberbegriffs des Anspruchs dahingehend weiterzubilden, daß mit einfachen Mitteln eine kleinbauende Einheit mit hoher Effizienz erzielt wird.The object of the invention is to further develop a drive with the features of the generic term of the claim in such a way that a small-sized unit with high efficiency is achieved using simple means.

Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß durch die kennzeichnenden Merkmale des Anspruchs 1 gelöst.This object is achieved according to the invention by the characterizing features of claim 1.

Zweckmäßige Ausgestaltungen und Weiterbildungen der Erfindung sind durch die Merkmale der Unteransprüche gekennzeichnet.Appropriate embodiments and further developments of the invention are characterized by the features of the subclaims.

Weitere Vorteile und wesentliche Einzelheiten der Erfindung sind der nachfolgenden Beschreibung und der Zeichnung zu entnehmen, die in schematischer Darstellung bevorzugte Ausfuhrungsformen als Beispiel zeigt. Es stellen dar:Further advantages and essential details of the invention can be found in the following description and the drawing, which shows preferred embodiments as an example in a schematic representation. They show:

FIG. 1 ein erfindungsgemäßer Antrieb in einer geschnittenen Seitenansicht undFIG. 1 a drive according to the invention in a sectional side view and

FIG. 2 ein anderer erfindungsgemäßer Antrieb in einer geschnittenen Seitenansicht.FIG. 2 another drive according to the invention in a sectional side view.

Der in der FIG. 1 dargestellte Antrieb 1 besitzt ein Gehäuse 2, das auf einem Körper 3 eines Ventils 4 befestigt ist. Dazu weist der Körper 3 eine Ausnehmung auf, in der das Gehäuse 2 im Bereich einer unteren Stirnwand 5 beispielsweise über ein Gewinde festgelegt sein kann. Im Bereich der Ausnehmung befindet sich ein Durchbruch 6, der von der Stirnwand 5 überdeckt ist. Zwischen der Stirnwand 5 und dem Boden 7 der Ausnehmung ist eine Dichtung 8 vorgesehen.The drive 1 shown in FIG. 1 has a housing 2 that is attached to a body 3 of a valve 4. For this purpose, the body 3 has a recess in which the housing 2 can be fixed in the area of a lower end wall 5, for example via a thread. In the area of the recess there is an opening 6 that is covered by the end wall 5. A seal 8 is provided between the end wall 5 and the bottom 7 of the recess.

Das Ventil 4, das von einem Medium in Pfeilrichtung durchströmt werden kann, weist einen Ventilsitz 9 auf, der über ein an einem Stellteil 10 angeordnetes Dichtelement 11 verschließbar ist, so daß die Strömung des Mediums unterbunden ist. In der dargestellten geöffneten Position befindet sich das scheibenförmige Dichtelement 11 auf Abstand über dem Ventilsitz 9 im Bereich des Durchbruchs 6.The valve 4, through which a medium can flow in the direction of the arrow, has a valve seat 9, which can be closed by a sealing element 11 arranged on an actuating part 10, so that the flow of the medium is prevented. In the open position shown, the disk-shaped sealing element 11 is located at a distance above the valve seat 9 in the area of the opening 6.

Das kompakte, im wesentlichen rohr- oder zylinderförmige Gehäuse 2 ist mit seiner Achse 12 bevorzugt im rechten Winkel zur Längsachse des Ventils 4 angeordnet.The compact, essentially tubular or cylindrical housing 2 is arranged with its axis 12 preferably at a right angle to the longitudinal axis of the valve 4.

Im oberen Teil des Gehäuses 2 befindet sich ein elektrisch betriebener Motor 13, dessen Umfang an der Innenseite des Gehäuses 2 festgelegt ist und dessen eine Stirnseite an einem Anschlag 14 des Gehäuses 2 abgestützt ist, wodurch der Motor 13 sowohl radial als auch axial im Gehäuse 2 fixiert ist.In the upper part of the housing 2 there is an electrically operated motor 13, the circumference of which is fixed to the inside of the housing 2 and one end face of which is supported on a stop 14 of the housing 2, whereby the motor 13 is fixed both radially and axially in the housing 2.

An der in der Zeichnung nach unten weisenden Stirnseite des Motors 13 ist eine an der Welle 15 angeordnete Kupplung 16 vorgesehen, die einen sich nach unten erstreckenden Kupp lungs zap fen 17 aufweist. Der Kupplungszapfen 17 kann im Querschnitt mehrkantig, vorzugsweise als Sechskant ausgebildet sein.On the front side of the motor 13 pointing downwards in the drawing, a coupling 16 is provided on the shaft 15, which has a coupling pin 17 extending downwards. The coupling pin 17 can have a multi-edge cross section, preferably a hexagon.

In der unteren Hälfte des Gehäuses 2 ist eine als Getriebe dienende Planetenwälzgewindespindel 18 mit einem Getriebegehäuse 19 vorgesehen, das mit seinem Umfang an der Innenseite des Gehäuses 2 festgelegt und mit seiner nach unten gerichteten Stirnseite an einem Vorsprung 20 des Gehäuses 2 abgestützt ist. An der gegenüberliegenden oberen Stirnseite des Getriebegehäuses 19 befindet sich eine scheibenförmige Begrenzung 21, die in Nuten 22 des Gehäuses 2 gehalten ist. Das Getriebegehäuse 19 ist somit sowohl gegen Verdrehen als auch gegen axiale Verschiebung im Gehäuse 2 gesichert.In the lower half of the housing 2, a planetary roller screw spindle 18 serving as a gear is provided with a gear housing 19, which is fixed with its circumference to the inside of the housing 2 and is supported with its downward facing front side on a projection 20 of the housing 2. On the opposite upper front side of the gear housing 19 there is a disk-shaped limitation 21, which is held in grooves 22 of the housing 2. The gear housing 19 is thus secured against both twisting and axial displacement in the housing 2.

Die Planetenwälzgewindespindel 18 weist eine mit einem äußeren Gewinde 23 versehene Spindel 24 auf, die einen sich nach oben erstreckenden Antriebsteil 25 und einen nach unten gerichteten Abtriebsteil 26 besitzt. In Längsrichtung des Antriebsteils 25 ist ein Sackloch ausgebildet, dessen Querschnitt entsprechend dem des Kupp lungs zap fens 17 ist, der in dem Sackloch formschlüssig gelagert ist. Der Antriebsteil 25 ist auf dem Kupplungszapfen 17 in Längsrichtung axial verschiebbar.The planetary roller screw spindle 18 has a spindle 24 provided with an external thread 23, which has an upwardly extending drive part 25 and a downwardly directed output part 26. In the longitudinal direction of the drive part 25, a blind hole is formed, the cross section of which corresponds to that of the coupling pin 17, which is positively mounted in the blind hole. The drive part 25 can be axially displaced on the coupling pin 17 in the longitudinal direction.

&Ggr; &Ggr;&igr; fs&Ggr;&Ggr;&igr; fs

Der Abtriebsteil 26 durchsetzt einen in der Stirnwand 5 des Gehäuses 2 gelagerten Dichtring 27, der den Abtriebsteil 26 dicht umschließt. An dem aus der Stirnwand 5 herausragenden Endteil 28 des Abtriebsteils ist der das Dichtelement 11 tragende Stellteil 10 drehbar angeordnet. Die Spindel 24 ist in dem Getriebegehäuse 19 zwischen Wälzrollen gelagert, die die Spindel 24 umgeben. Die Wälzrollen können in dem Getriebegehäuse parallel zur Achse 12 der Spindel 24 gelagert sein und ümfangsgewinde aufweisen, die in das Gewinde 23 der Spindel 24 eingreifen.The output part 26 passes through a sealing ring 27 mounted in the front wall 5 of the housing 2, which tightly encloses the output part 26. The adjusting part 10 carrying the sealing element 11 is rotatably arranged on the end part 28 of the output part protruding from the front wall 5. The spindle 24 is mounted in the gear housing 19 between rollers that surround the spindle 24. The rollers can be mounted in the gear housing parallel to the axis 12 of the spindle 24 and have circumferential threads that engage in the thread 23 of the spindle 24.

Wie der Zeichnung zu entnehmen ist, sind der Motor mit der Welle 15, die Kupplung 16, das Getriebegehäuse 19 sowie die Spindel 24 mit dem Antriebsteil 25 und dem Abtriebsteil 26 koaxial zur Achse 12 des Gehäuses 2 ausgerichtet, so daß eine schlanke und kleinbauende Antriebseinheit gegeben ist. Die Zeichnung offenbart außerdem ein bevorzugt berührungsloses Wegmeßsystem, das zwei Sensoren 29, 30 aufweisen kann, die am äußeren ümfangsbereich des Antriebsteils 25 vorgesehen und auf Abstand zueinander angeordnet sind. Mit diesem Wegmeßsystem kann die axiale Verlagerung der Spindel und damit der Hub des Dichtelements 11 bezüglich des Ventilsitzes 9 gemessen und/oder gesteuert werden.As can be seen from the drawing, the motor with the shaft 15, the clutch 16, the gear housing 19 and the spindle 24 with the drive part 25 and the output part 26 are aligned coaxially to the axis 12 of the housing 2, so that a slim and compact drive unit is provided. The drawing also discloses a preferably contactless position measuring system that can have two sensors 29, 30 that are provided on the outer peripheral area of the drive part 25 and arranged at a distance from one another. With this position measuring system, the axial displacement of the spindle and thus the stroke of the sealing element 11 with respect to the valve seat 9 can be measured and/or controlled.

Für den elektrischen Anschluß des Motors 13 können an einer oberen Seitenwand 31 des Gehäuses 2 rechteckförmige Steckerstifte 32, 33 vorgesehen sein. Auf diese Steckerstifte 32, 33 kann ein das Ende eines elektrischen Kabels 34 aufnehmender Leitungsanschlußkorper 35 aufgesteckt werden. Darüber hinaus kann es günstig sein, zwischen dem Antriebsgehäuse 2 und dem Leitungsanschlußkorper 35 einen Adapter 36 vorzusehen, in dem elektronische Bauteile für die Ventilsteuerung angeordnet seinFor the electrical connection of the motor 13, rectangular plug pins 32, 33 can be provided on an upper side wall 31 of the housing 2. A cable connector body 35 receiving the end of an electrical cable 34 can be plugged onto these plug pins 32, 33. In addition, it can be advantageous to provide an adapter 36 between the drive housing 2 and the cable connector body 35, in which electronic components for the valve control can be arranged.

können. Der Adapter 36 wird auf die Steckerstifte 32, aufgesteckt und besitzt auf der gegenüberliegenden Seite gleich ausgebildete Steckerzungen 37, 38, auf die der Leitungsanschlußkörper 35 aufsteckbar ist.The adapter 36 is plugged onto the connector pins 32 and has on the opposite side identically designed connector tongues 37, 38 onto which the cable connector body 35 can be plugged.

Das vorliegende Ausführungsbeispiel stellt ein mit einem Linearantrieb versehenes Motorventil dar, das als Proportional-, Absperr- oder Regelventil eingesetzt werden kann. Das Ventil 4 kann im stromlosen Zustand geschlossen sein. Durch Ansteuern des Motors 13 wird die Drehung der Welle 15 auf die Spindel 24 übertragen, die aufgrund der Getriebefunktion zugleich axial verlagert wird, so daß das Dichtelement 11 des Stellteils 10 gegen den Ventilsitz gedrückt oder von diesem abgehoben wird. Die Verschiebegeschwindigkeit der Spindel 24 kann durch die Gewindesteigung der Planetenwälzgewindespindel 18 und die Drehzahl des Motors 13 bestimmt werden. Der Verschiebeweg der Spindel 24 kann zweckmäßig so eingestellt werden, daß das Verhältnis zum Volumenstrom des Mediums proportional ist.The present embodiment represents a motor valve provided with a linear drive, which can be used as a proportional, shut-off or control valve. The valve 4 can be closed when de-energized. By controlling the motor 13, the rotation of the shaft 15 is transferred to the spindle 24, which is simultaneously displaced axially due to the gear function, so that the sealing element 11 of the actuating part 10 is pressed against the valve seat or lifted off from it. The displacement speed of the spindle 24 can be determined by the thread pitch of the planetary roller screw spindle 18 and the speed of the motor 13. The displacement path of the spindle 24 can be expediently set so that the ratio is proportional to the volume flow of the medium.

Wesentliche Vorteile der Erfindung bestehen darin, daß mit einfachen Mitteln eine Einsparung von Einzelteilen und des Raumbedarfs sowie eine kostengünstige Herstellung und verbesserte Funktionstüchtigkeit erzielt wird. Das Ventil 4 kann stufenlos feingeregelt werden. Durch die Möglichkeit des definierten Öffnens und Schließens des Ventils 4 werden störende Drucküberhöhungen und Druckschläge des Mediums vermieden. Die Planetenwälzgewindespindel 18 funktioniert sehr reibungsarm und besitzt einen hohen Wirkungsgrad. Durch die komplette Anordnung des Antriebs 1 in dem kompakten Gehäuse 2, das aus Kunststoff oder Metall bestehen kann, ist eine hohe Sicherheit und Unempfindlichkeit gegen Stoß und andere äußere Einwirkungen gegeben.The main advantages of the invention are that simple means save individual parts and space requirements, as well as cost-effective production and improved functionality. The valve 4 can be finely regulated in a continuous manner. The possibility of opening and closing the valve 4 in a defined manner avoids disruptive pressure increases and pressure surges in the medium. The planetary roller screw 18 functions with very little friction and is highly efficient. The complete arrangement of the drive 1 in the compact housing 2, which can be made of plastic or metal, ensures a high level of safety and insensitivity to impact and other external influences.

Das in der FIG. 2 dargestellte Äusführungsbeispiel ist in etwa wie das zuvor beschriebene Ausführungsbeispiel der FIG. 1 ausgeführt, weshalb gleiche Teile dieselben Bezugszeichen aufweisen und zur Vermeidung von Wiederholungen nicht gesondert beschrieben werden. Ein Unterschied besteht jedoch darin, daß kein in den Antriebsteil 39 der Spindel 40 eingreifender Kupplungszapfen vorgesehen ist, sondern daß die Welle 15 des Motors 13 über eine zum Beispiel bügel- oder topfförmige Kupplung 41 mit dem Getriebegehäuse 42 der Planetenwälzgewindespindel 43 gekoppelt ist. Das Getriebegehäuse 42 ist demnach drehbar in dem Gehäuse 2 des Antriebs 1 gelagert. Dagegen ist der Abtriebsteil 44 der Spindel 40 über ein am Gehäuse 2 gehaltenes scheibenförmiges Widerlager 45 gegen Verdrehen gesichert, so daß die Spindel 40 durch Drehen des Getriebegehäuses 42 axial verlagerbar ist. Der Stellteil 46 und das Dichtelement 47 können dabei zweckmäßig unverdrehbar fest am unteren Ende des Abtriebsteils 44 angeordnet sein. Das Wegmeßsystem mit den auf Abstand zueinander angeordneten Sensoren 29, 30 befindet sich bei diesem Ausführungsbeispiel am äußeren Umfangsbereich des Abtriebsteils 44.The embodiment shown in FIG. 2 is designed in a similar way to the previously described embodiment in FIG. 1, which is why identical parts have the same reference numerals and are not described separately to avoid repetition. One difference, however, is that there is no coupling pin engaging in the drive part 39 of the spindle 40, but rather that the shaft 15 of the motor 13 is coupled to the gear housing 42 of the planetary roller screw spindle 43 via a coupling 41, for example in the shape of a bracket or a cup. The gear housing 42 is therefore rotatably mounted in the housing 2 of the drive 1. In contrast, the output part 44 of the spindle 40 is secured against rotation by a disk-shaped abutment 45 held on the housing 2, so that the spindle 40 can be axially displaced by rotating the gear housing 42. The actuating part 46 and the sealing element 47 can be arranged in a non-rotatable manner at the lower end of the output part 44. The position measuring system with the sensors 29, 30 arranged at a distance from one another is located in this embodiment on the outer circumferential area of the output part 44.

Claims

- Ol -" Control technology ST-P57 Staiger GmbH & Co. Produktions-Vertriebs-KG D-74391 Erligheim Claims

1. Drive for a fitting, in particular a valve, with a motor, a gear and an actuating part, characterized in that the gear is designed as a planetary roller screw spindle (18, 43) such that the rotary movement of a shaft (15) of the motor (13) can be converted into an axial movement of the actuating part (10, 46).

2. Drive according to the preceding claim, characterized in that the planetary roller screw spindle (18, 43) has a gear housing (19, 42) in which a spindle (24, 40) is mounted between rollers, which are mounted in the gear housing (19, 42) and engage with circumferential threads in a thread (23) of the spindle (24, 40) -

3. Drive according to one or more of the preceding claims, characterized in that the spindle (24, 40) has a drive part (25, 39) and an output part (26, 44) coupled to the actuating part (10, 46).

4. Drive according to one or more of the preceding claims, characterized in that the shaft (15) of the motor (13) and the spindle (24, 40) are arranged coaxially with the drive part (25, 39) and the output part (26, 44).

•"!•!&Ggr; &Ggr;:&Ggr;:•"!•!&Ggr;&Ggr;:&Ggr;:

- 02 -

5. Drive according to one or more of the preceding claims, characterized in that the drive part (25) of the spindle (24) is coupled to the shaft (15) of the motor (13) and the gear housing (19) is secured against twisting and against axial displacement.

6. Drive according to one or more of the preceding claims, characterized in that a coupling pin (17) assigned to the shaft (15) engages in a blind hole of the drive part (25) for transmitting the rotary movement, which is guided axially displaceably on the coupling pin (17).

7. Drive according to one or more of the preceding claims, characterized in that the gear housing (42) is coupled to the shaft (15) of the motor (13) and the spindle (40) is secured against rotation.

8. Drive according to one or more of the preceding claims, characterized in that the motor (13), the planetary roller screw spindle (18, 43), the gear housing (19, 42) as well as the drive part (25, 39) and the drive part (26, 44) are mounted in a housing (2).

9. Drive according to one or more of the preceding claims, characterized in that the housing (2) is attached to a body (3) of the fitting (4).

10. Drive according to one or more of the preceding claims, characterized in that the output part (26, 44) of the spindle (24, 40) passes through an end wall (5) of the housing (2) and is connected outside the housing (2) to the actuating part (10).

- 03 -

11. Drive according to one or more of the preceding claims, characterized in that a sealing ring (27) enclosing the output part (26, 44) is provided in the end wall (5) of the housing (2).

12. Drive according to one or more of the preceding claims, characterized in that the actuating part (10, 46) has a sealing element (11, 47) and can be displaced with this against a valve seat (9).

13. Drive according to one or more of the preceding claims, characterized in that the actuating part (10) with the sealing element (11) is rotatably mounted on the output part (26).

14. Drive according to one or more of the preceding claims, characterized in that the actuating part (46) with the sealing element (47) is arranged non-rotatably on the output part (44).

15. Drive according to one or more of the preceding claims, characterized in that at least one sensor (29, 30) associated with the drive part (25, 39) and/or the output part (26, 44) is provided for axial stroke measurement and/or control.

16. Drive according to one or more of the preceding claims, characterized in that the motor (13) is provided with plug pins (32, 33) for an electrical connection on a side wall (31) of the housing (2).

- 04 -

17. Drive according to one or more of the preceding claims, characterized in that an adapter (36) containing electronic components is provided between the housing (2) and a plug-on line connection body (35).