DE29807444U1

DE29807444U1 - Schalteinrichtung zum Handbetrieb eines elektromotorischen Stellantriebs

Info

Publication number: DE29807444U1
Application number: DE29807444U
Authority: DE
Original assignee: Hartmann and Braun AG
Current assignee: ABB Patent GmbH
Priority date: 1998-04-24
Filing date: 1998-04-24
Publication date: 1998-08-20
Anticipated expiration: 2008-04-25
Also published as: US6084370A

Description

Hartmann & Braun GmbH & Co. KG 23. April 1998

lndustriestr. 28 71506 MS/Kie

65760 Eschborn

Schalteinrichtung zum Handantrieb eines elektromotorischen Stellantriebs

Beschreibung

Die Erfindung betrifft eine Schalteinrichtung zum Handantrieb eines elektromotorischen Stellantriebs zur Steuerung von Armaturen mit den Merkmalen des Oberbegriffs de-teffimspruchs 1.

In derartigen Stellantrieben treibt ein Elektromotor über ein Getriebe zur Anpassung von Stellweg und Stellzeit an den Bedarfsfall eine Armatur, die als Ventil, Klappe, Schieber oder dergleichen ausgeführt sein kann. Zum Zwecke der Armaturenbetätigung bei Stromausfall oder bei Beschädigung des Elektromotors sind derartige Stellantriebe mit einem Handantrieb ausgestattet.

Aus der DE 42 39 947 ist ein derartiger Stellantrieb mit einem Überlagerungsgetriebe bekannt, bei dem für den Handantrieb eine Schneckenwelle mit einer Schnecke vorgesehen ist, die in eine Außenverzahnung eines Hohlrades eingreift, in dessen Innern Zwischenzahnräder des motorischen Antriebs kämmen. Die Schneckenwelle des Handantriebs ist während des motorischen Antriebs in Ruhe. Der Handantrieb besteht aus einem auf einem Wellenstummel mit einem Querstift angeordneten Handrad. Der Wellenstummel ist axial beweglich und zur Schneckenwelle des Handantriebs fluchtend angeordnet. Die Schneckenwelle des Handantriebs weist handradseitig einen zum Querstift korrespondierenden Schlitz auf.

Zur Inbetriebnahme des Handantriebs wird mit dem Handrad der Wellenstummel axial in Richtung der Schneckenwelle veschoben und durch Drehung des Handrades der Querstift zum Eingriff in den Schlitz der ruhenden Schneckenwelle gebracht.

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Inbesondere für kompakte Stellantriebe ist jedoch eine derartige Überlagerungsgetriebe-Anordnung zu aufwendig und raumgreifend.

Darüber hinaus ist aus der DE 27 58 443 eine Umschalteinrichtung für Hand- und Motorbetrieb eines Stellantriebs bekannt, bei der in Nuten einer Antriebssäule Ziehkeile mit Kupplungsklauen geführt sind, die bei Betätigung des Handantriebs die Wirkverbindung zwischen dem Antriebsmotor und der Antriebssäule trennen. Das Handrad des Handantriebs ist mit Mitnehmereiemeriten ausgestattet, die nach Trennung der Wirkverbindung zwischen dem Antriebsmotor und der Antriebssäule in weitere Kupplungsklauen eingreifen. Dabei geht, zwischen den Schaltzuständen Motorantrieb und Handantrieb die Bremswirkung des Antriebsmotors verloren. Darüber hinaus wird die Vielteiligkeit der Umschalteinrichtung als nachteilig angesehen.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine Schalteinrichtung zum Handantrieb eines elektromotorischen Stellantriebs anzugeben, die aus wenigen Bauteilen besteht, einen einfachen Aufbau aufweist und bei der die Wirkverbindung zwischen dem Antriebsmotor und dem Abtrieb während des Handantriebs aufrechterhalten bleibt.

Erfindungsgemäß wird diese Aufgabe mit den Mitteln des Schutzanspruchs 1 gelöst. Vorteilhafte Ausgestaltungen der Erfindung sind den rückbezogenen Ansprüchen 2 bis 6 entnehmbar.

Die Erfindung geht von einem für sich bekannten Stellantrieb aus, bei dem ein Elektromotor über ein Getriebe mit einer Armatur in Wirkverbindung steht.

Gemäß den Merkmalen der Erfindung ist vorgesehen, den Handantrieb unter Beibehaltung der bestehenden Wirkverbindung zwischen dem Elektromotor und der Armatur hinzuzuschalten. Dazu ist ein Antriebswellenstumpf der axial feststehenden Antriebswelle mit einem radialen Kupplungsstift ausgestattet.

Der Handantrieb besteht im wesentlichen aus einer axial verschieblichen, zur Antriebswelle fluchtenden Handradwelle, an deren der Antriebswelle abgewandten Ende ein Handrad befestigt ist. Das dem Handrad gegenüberliegende Ende der Handradwelle ist mit einer axial gegen die Kraft einer Druckfeder verschieblichen Kupplungshülse ausgestattet, deren der Antriebswelle zugewandtes Ende mindestens

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eine Nut aufweist, deren Eintritt beidseitig durch Anlaufschrägen erweitert ist. Dabei sind die Anlaufschrägen derart ausgestaltet, daß einerseits die axial verschiebliche Kupplungshülse bei Rotation der Antriebswelle sicher selbsthemmungsfrei zurückgedrückt wird und andererseits die Nut der Kupplungshülse erst bei reduzierter Rotationsgeschwindigkeit der Antriebswelle einrastet.

Darüber hinaus ist ein in den Motorstromkreis geschalteter Schalter vorgesehen, der im Ruhezustand des Handantriebs geschlossen ist und bei Aktivierung des Handantriebs geöffnet wird, so daß der Motor zwangsabgeschaltet wird.

Mittels einer Druckfeder wird die Handradwelle axial von der Antriebswelle entkuppelt und in diesem Ruhezustand gehalten. Mit dieser Druckfeder wird gleichzeitig sichergestellt, daß nach Betätigen des Handantriebs der Antriebsmotor wieder aktiviert werden kann. Dabei wird der Schalter zur Zwangsabschaltung im Motorstromkreis geschlossen.

Bei intaktem motorischen Antrieb ist der Handantrieb abgeschaltet. Dabei ist die Kupplungshülse von der Antriebswelle getrennt. Der Schalter im Motorstromkreis ist geschlossen.

Bei der Inbetriebsetzung des Handantriebs wird die Handradwelle axial in Richtung der Antriebswelle verschoben. Dabei wird der Schalter im Motorstromkreis geöffnet und dadurch der Motor zwangsabgeschaltet. Durch die axiale Verschiebung der Handradwelle nähert sich die Kupplungshülse dem Antriebswellenstumpf an, bis der Kupplungsstift die Stirnfläche der Kupplungshülse überstreicht. Bei fortgesetzter Axialbewegung der Handradwelle wird die Druckfeder gespannt.

Soweit der Antriebsmotor im Stillstand ist, wird durch weiteres axiales Verschieben der Handradwelle und zusätzlicher Rotation der Kupplungsstift der Antriebswelle mit der Nut der Kupplungshülse unter Entspannung der Druckfeder in Eingriff gebracht. Der Handantrieb ist damit betriebsbereit.

Soweit der Antriebsmotor durch die Axialbewegung der Handradwelle bei der Inbetriebsetzung des Handantriebs durch Öffnen des Schalters im Motorstromkreis zur Abschaltung gebracht wird, rotiert die mit einem Trägheitsmoment behaftete

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Antriebswelle zunächst weiter. Dabei überstreicht der Kupplungsstift die Stirnfläche der Kupplungshülse. Beim Erreichen der Nut trifft der bewegte Kupplungsstift auf die in Drehrichtung liegende Anlaufschräge. Dabei wird die unter partieller Entspannung der Druckfeder vorspringende Kupplungshülse in die ursprüngliche Lage zurückgedrückt. Nach Abbau der kinetischen Energie der Antriebswelle rastet die Kupplungshülse mit ihrer stirnseitigen Nut am Kupplungsstift der Antriebswelle ein. Der Handantrieb ist unter Aufbringung einer permanent wirkenden axialen Handradkraftkomponente betriebsbereit.

Nach Aufhebung der axialen Handradkraftkomponente verschiebt die Druckfeder den Handantrieb in die Ruhelage zurück. Der Handantrieb ist ausgekuppelt und der Schalter im Motorstromkreis ist geschlossen.

Vorteilhafterweise ist eine derartige Schalteinrichtung mit wenigen und technisch einfachen Bauteilen realsierbar. Darüber hinaus ist diese Schalteinrichtung sehr raumsparend und kommt damit dem kompakten Aufbau von Stellantrieben entgegen.

Die Erfindung wird nachstehend anhand eines Ausführungsbeispiels näher erläutert. Die dazu erforderlichen Zeichnungen zeigen

Figur 1 eine Blockdarstellung eines Stellantriebs

Figur 2 eine Darstellung der Schalteinrichtung mit mechanisch gesteuerter

Motorzwangsabschaltung

Figur 3 eine Darstellung der Schalteinrichtung mit magnetisch gesteuerter

Motorzwangsabschaltung

Figur 4 eine Darstellung eines Handantriebs mit Vorgetriebe

Gemäß Figur 1 besteht ein Stellantrieb aus einem Elektromotor 10, der über ein Getriebe 20 mit einer Armatur 30 in Wirkverbindung steht. Der Elektromotor 10 ist an eine Steuerung 70 angeschlossen, aus der der Elektromotor 10 gespeist wird. Der Elektromotor 10 weist eine Antriebswelle 11 auf, die über eine Antriebsschnecke 13 und ein Schneckenrad 14 mit dem Getriebe 20 verbunden ist.

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Darüber hinaus weist der Stellantrieb einen Handantrieb auf, der im wesentlichen aus einer axial verschieblichen, zur Antriebswelle 11 des Elektromotors 10 fluchtenden Handradwelle 42 besteht, an deren der Antriebswelle 11 abgewandten Ende ein Handrad 41 befestigt ist. Das dem Handrad 41 gegenüberliegende Ende der Handradwelle 42 ist mit einer Schalteinrichtung 50 ausgestattet, die geeignet ist, eine Wirkverbindung zwischen der Handradwelle 42 des Handantriebs und der Antriebswelle 11 des Elektromotors 10 herzustellen.

Diese Schalteinrichtung 50 ist in einer ersten Ausführungsform in Figur 2 detailiert dargestellt. Ein Antriebswellenstumpf 111 der Antriebswelle 11 ist mit einem radialen Kupplungsstift 12 ausgestattet. Die Antriebswelle 11 ist axial feststehend. Die Handradwelle 42 ist mit einer axial gegen die Kraft einer Druckfeder 52 verschieblichen Kupplungshülse 51 ausgestattet, deren der Antriebswelle 11 zugewandte Stirnseite mindestens eine Nut 511 aufweist, deren Eintritt beidseitig durch Anlaufschrägen 512 erweitert ist.

Darüber hinaus ist ein in den Motorstromkreis geschalteter Schalter 54 vorgesehen, der im Ruhezustand des Handantriebs geschlossen ist und bei Aktivierung des Handantriebs geöffnet wird. Der Schalter 54 wird durch Betätigungsmittel bedient.

In einer ersten Ausführungsform ist das Betätigungsmittel durch einen auf dem Umfang der Kupplungshülse 51 angeordneten, mit einer Anlaufschräge versehenen Ringkörper 55 ausgebildet, der über einen Schaltstößel 56 den Schalter 54 betätigt, sobald die Handradwelle 42 axial in Richtung der Antriebswelle 11 verschoben wird.

Die Druckfeder 52 stützt sich gegen eine Druckplatte 53 ab, die mit der Handradwelle 42 fest verbunden ist.

In weiterer Ausbildung der Erfindung ist zur verschieblichen Lagerung der Kupplungshülse 51 vorgesehen, daß die Handradwelle 42 mit einem Mitnehmerstift 43 ausgestattet ist, der in axiale Schlitze 513 der Kupplungshülse 51 eingreift.

Unter Verwendung gleicher Bezugszeichen für gleiche Mittel ist in Figur 3 eine zweite Ausführungsform der Erfindung dargestellt. Dabei ist der Schalter 54 zur

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Zwangsabschaltung des Motors außerhalb des Getrieberaums angeordnet und durch eine unmagnetische Gehäusewand 57 von der Schalteinrichtung 50 getrennt.

Der Schalter 54 ist als Reedkontakt ausgeführt und wird durch einen Dauermagneten 58 bedient. Dazu ist eine Halterung 59 vorgesehen, die in einer Führung 60 verschieblich gelagert ist. Darüber hinaus steht die Halterung 59 derart in Verbindung mit der Handradwelle 42, daß die Halterung 59 bei axialer Verschiebung der Handradwelle 42 zunächst für eine Strecke bis zum Anschlagen eines Anschlags 61 an die Führung 60 mitgenommen wird und in dieser Stellung verharrt. Dabei wird der Reedkontakt 54 durch die Gehäusewand hindurch betätigt. Bei weiterer axialer Verschiebung der Handradwelle 42 wird die Halterung 59 mit einer sich gegen einen Druckring 63 abstützende Feder 62 lagearretiert. Die Verschiebewege sind dabei so bemessen, daß zuerst der Reedkontakt 54 betätigt, bevor die Kupplungshülse 51 den Antriebswellenstumpf 111 erreicht.

Zweckmäßigerweise ist der Reedkontakt 54 derart über einen Hilfsstromkreis an die Steuerung 70 geschaltet, daß die Zwangsabschaltung des Motors 10 bezogen auf den Reedkontakt 54 indirekt durch einen Schalter in der Steuerung 70 vorgenommen wird.

Vorteilhafterweise ist der elektrische Schaltraum einer derartig ausgeführte Schalteinrichtung hermetisch dicht kapselbar, so daß Anforderungen aus dem Explosionsschutz erfüllt werden.

In weiterer Ausgestaltung der Erfindung ist gemäß Figur 4 ein Vorgetriebe 80 mit abtriebsseitiger Hohlwelle vorgesehen, in der die Handradwelle 42 axial verschieblich geführt ist und rotatorisch mitgeführt ist. Die Handradwelle 42 ist im Bereich der Hohlwelle als Keilwelle ausgeführt.

Vorteilhafterweise bewirkt das Vorgetriebe 80 eine Reduzierung der Handradkraft. Darüber hinaus entfällt die gleichzeitige Applikation einer axialen und einer radialen Handradkraftkomponente am Handrad 41 zur Betätiging des Handantriebs. Weiterhin ist das Vorgetriebe 80 mit Vorteil zur Umkehrung der Handraddrehrichtung einsetzbar.

71506	Antriebsmotor
i MS/Kie	Antriebswelle
Bezugszeichenliste	Antriebswellenstumpf
10	Kupplungsstift
11	Antriebsschnecke
111	Schneckenrad
12	Getriebe
13	Armatur
14	Handrad
20	Handradwelle
30	Mitnehmerstift
41	Schalteinrichtung
42	Kupplungshülse
43	Nut
50	Anlaufschräge
51	Schlitz
511	Druckfeder
512	Druckplatte
513	Schalter
52	Ringkörper
53	Schaltstößel
54	Gehäusewand
55	Dauermagnet
56	Halterung
57	Führung
58	Anschlag
59	Druckfeder
60	Druckring
61	Steuerung
62	Vorgetriebe
63
70
80

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Claims

&igr;>· 71506 MS/Kie -7- 23.04.1998 Schutzansprüche

1. Schalteinrichtung zum Handantrieb eines elektromotorischen Stellantriebs mit einem über ein Getriebe mit einer Armatur in Wirkverbindung stehendem Elektromotor mit einer Antriebswelle und einem eine Handradwelle und ein Handrad umfassenden Handantrieb, der mit der Armatur in Wirkverbindung bringbar ist,
dadurch gekennzeichnet,

daß ein Antriebswellenstumpf (111) der axial feststehenden Antriebswelle (11) mit einem radialen Kupplungsstift (12) ausgestattet ist,

daß die Handradwelle (42) axial verschieblich und zur Antriebswelle (11) fluchtend gelagert ist,

daß das dem Handrad (41) gegenüberliegende Ende der Handradwelle (42) mit einer axial gegen die Kraft einer Druckfeder (52) verschieblichen Kupplungshülse (51) ausgestattet ist,

daß das der Antriebswelle (11) zugewandte Ende der Kupplungshülse (51) mindestens eine Nut (511) aufweist, deren Eintritt beidseitig durch Anlaufschrägen (512) erweitert ist,

daß der Handantrieb Mittel (55, 56, 58, 59) zur Betätigung eines im Stromkreis des Antriebsmotors (10) angeordneten elektrischen Schalters

(54) aufweist, der im Ruhezustand des Handantriebs (41, 42) geschlossen ist und bei eingerückter Handradwelle (42) geöffnet ist.

2. Schalteinrichtung nach Anspruch 1

dadurch gekennzeichnet,

daß die Handradwelle (42) mit einem Mitnehmerstift (43) ausgestattet ist, der in axiale Schlitze (513) der Kupplungshülse (51) eingreift.

3. Schalteinrichtung nach Anspruch 1

dadurch gekennzeichnet,

daß die Mittel zur Betätigung eines im Stromkreis des Antriebsmotors (10) angeordneten elektrischen Schalters (54) als ein um die Kupplungshülse (51) angeordneter, mit einem Anlaufkonus versehener Ringkörper (55) und einem darauf auflaufenden Schaltstößel (56) ausgebildet sind.

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4. Schalteinrichtung nach Anspruch 1 dadurch gekennzeichnet, daß die Mittel zur Betätigung eines im Stromkreis des Antriebsmotors (10) angeordneten, als Reedkontakt ausgeführten elektrischen Schalters (54) aus einem an einer Halterung (59) geführten Dauermagneten (58) bestehen.

5. Schalteinrichtung nach Anspruch 4 dadurch gekennzeichnet, daß der Reedkontakt (54) durch eine nichtmagnetische Gehäusewand (57) von dem Dauermagneten (58) getrennt ist.

6. Schalteinrichtung nach Anspruch 1 dadurch gekennzeichnet, daß der Handradwelle (42) ein Vorgetriebe (80) mit abtriebsseitiger Hohlwelle vorgeschaltet ist, in der die Handradwelle (42) axial verschieblich geführt ist und rotatorisch mitgeführt ist.