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Dokumentenidentifikation DE102006030937A1 10.01.2008
Titel Antriebe für Ventile, Schieber, Hähne und Klappen unter Verwendung von Hohlwellen-Well-Antriebe
Anmelder Nestler, Wolfgang, Dr. Ing., 39106 Magdeburg, DE
Erfinder Nestler, Wolfgang, Dr. Ing., 39106 Magdeburg, DE
DE-Anmeldedatum 05.07.2006
DE-Aktenzeichen 102006030937
Offenlegungstag 10.01.2008
Veröffentlichungstag im Patentblatt 10.01.2008
IPC-Hauptklasse F16K 31/44(2006.01)A, F, I, 20060705, B, H, DE
Zusammenfassung Die Erfindung betrifft konstruktive und steuerungstechnische Lösungen für die Verwendung von Hohlwellen-Well-Antrieben als Antriebe für Ventile, Schieber, Hähne und Klappen.
Die kompakt bauenden Hohlwellenbaureihen wurden als Stellantriebe entwickelt, bei ihnen sind Antriebsmotor, Weg- und Drehmomentsensoren integriert, zudem können durch die Hohlwelle armaturenspezifische Elemente geführt werden.
Allerdings erfordert die Verwendung von Hohlwellen-Well-Antrieben als Antriebe für Ventile, Schieber, Hähne und Klappen konstruktive und steuerungstechnische Lösungen. Dies betrifft beispielsweise die Anpassung an die nach ISO genormten Armaturenköpfe für den Anbau und die Übertragung des Drehmomentes, den Handantrieb und dessen Sicherheits- und Prioritätsanforderungen.
Steuerungstechnisch müssen die Auftragsdaten wie Drehmoment- und Wegabschaltung in den armaturenspezifischen Endlagen "Auf" und "Zu" sowie ggf. ein erhöhtes "Losbrechmoment" bei der Umsteuerung programmierbar sein.
Für den Anwendungssektor Regelantriebe müssen zusätzlich die üblichen Steuerquelldaten (0-10 V, 0-20mA, 4-20mA) programmierbar sein.
Die vorliegende Erfindung zeigt konstruktive und steuerungstechnische Lösungen für die Verwendung von Hohlwellen-Well-Antrieben als Antriebe für Ventile, Schieber, Hähne und Klappen.

Beschreibung[de]

Die Erfindung betrifft konstruktive und steuerungstechnische Lösungen für die Verwendung von Hohlwellen-Well-Antriebe als Antriebe für Ventile, Schieber, Hähne und Klappen.

Stand der Technik

Die bekannten Wellantriebsbaureihen eignen sich prinzipiell auf Grund ihres Drehmomentbereiches, ihres guten Leistungsgewichtes, ihres Regelverhalten, des geringen Trägheitsmomentes der rotierenden Antriebselemente, ihrer Möglichkeit der Weg- und Drehmomentrückmeldung und ihrer Auslegung für intermittierende Betriebsweise gut als Armaturenantriebe.

Besonders gut sind die kompakt bauenden Hohlwellenbaureihen geeignet, da hier Antriebsmotor, Weg- und Drehmomentsensoren integriert sind und durch die Hohlwelle armaturenspezifische Elemente geführt werden können.

Allerdings erfordert die Verwendung von Hohlwellen-Well-Antriebe als Antriebe für Ventile, Schieber, Hähne und Klappen konstruktive und steuerungstechnische Lösungen. Dies betrifft beispielsweise die Anpassung an die nach ISO genormten Armaturenköpfe für den Anbau und der Übertragung des Drehmomentes, den Handantrieb und dessen Sicherheits- und Prioritätsanforderungen.

Steuerungstechnisch müssen die Auftragsdaten wie Drehmoment- und Wegabschaltung in den armaturenspezifischen Endlagen „Auf" und „Zu" sowie ggf. ein erhöhtes „Losbrechmoment" bei der Umsteuerung programmierbar sein.

Für den Anwendungssektor Regelantriebe müssen zusätzlich die üblichen Steuerquelldaten (0–10 V, 0–20 mA, 4–20 mA) programmierbar sein.

Zweck der Erfindung

Zweck der Erfindung ist es, konstruktive und steuerungstechnische Lösungen für die Verwendung von Hohlwellen-Well-Antriebe als Antriebe für Ventile, Schieber, Hähne und Klappen zu finden.

Aufgabe der Erfindung

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, die Hohlwellen-Well-Antriebe über geeignete Konstruktionselemente an die genormten Armaturenköpfe anzupassen, das Drehmoment in den armaturenspezifischen Fahrweisen (Motorantrieb, Handantrieb) auf die genormte Armaturenwelle zu übertragen und dabei die Sicherheits- und Prioritätsanforderungen des Handantriebes zu berücksichtigen.

Steuerungstechnisch sind die in geeignete Speicherchips abzulegende Auftragsdaten wie Drehmoment- und Wegabschaltung in den armaturenspezifischen Endlagen „Auf" und „Zu" sowie ggf. ein erhöhtes „Losbrechmoment" bei der Umsteuerung mit den entsprechenden Sensordaten der Antriebe zu vergleichen und die entsprechen Schaltvorgänge auszulösen.

Für den Anwendungssektor Regelantriebe müssen zusätzlich die ebenfalls in Speicherchips abzulegende Steuerquelldaten (0–10 V, 0–20 mA, 4–20 mA) berücksichtigt werden.

Erfindungsgemäße Lösung

  • 1. Antrieb für Ventile, Schieber, Hähne und Klappen mit drehendem Antrieb unter Verwendung eines Hohlwellen-Well-Antriebes erfindungsgemäß 2 so ausgeführt, dass ein Zwischenflansch (07) auf der Antriebsseite Zentrierzylinder und Anbaubohrungen erhält, die dem Hohlwellenantriebsgehäuse entsprechen und auf der anderen Seite die nach ISO genormten Abmessungen zum Anbau an den Armaturenkopf angebracht sind, wobei weiterhin erfindungsgemäß ein Mitnehmer (08) auf der Antriebsseite Zentrierzylinder und Anbaubohrungen erhält, die dem Hohlwellenantriebsrotor entsprechen und auf der anderen Seite die nach ISO genormten Abmessungen zur Übertragung des Drehmomentes auf die Armaturenwelle angebracht sind.
  • 2. Antrieb für Ventile mit drehend steigender Trapezspindel unter Verwendung eines Hohlwellen-Well-Antriebes erfindungsgemäß nach 1 so ausgeführt, dass ein Zwischenflansch (07) auf der Antriebsseite Zentrierzylinder und Anbaubohrungen erhält, die dem Hohlwellenantriebsgehäuse entsprechen und auf der anderen Seite die nach ISO genormten Abmessungen zum Anbau an den Armaturenkopf angebracht sind, wobei weiterhin erfindungsgemäß ein Mitnehmer (08) auf der Antriebsseite Zentrierzylinder und Anbaubohrungen erhält, die dem Hohlwellenantriebsrotor entsprechen und auf der anderen Seite Aussparungen (09) zur Übertragung des Drehmomentes auf den drehend und steigenden Mitnehmer (10) der Armaturenwelle (15) angebracht sind, wobei die freie zentrale Bohrung des Hohlwellenantriebes (2) es ermöglicht, dass durch sie hoch steigende Trapezspindeln zu führen.
  • 3. Antrieb für Ventile mit drehender Trapezmutter (29) nach 3 und steigender Trapezspindel (15) unter Verwendung eines Hohlwellen-Well-Antriebes erfindungsgemäß so ausgeführt, dass ein Zwischenflansch (07) auf der Antriebsseite Zentrierzylinder und Anbaubohrungen erhält, welche dem Hohlwellenantriebsgehäuse entsprechen und auf der anderen Seite die nach ISO genormten Abmessungen zum Anbau an den Armaturenkopf angebracht sind, wobei weiterhin erfindungsgemäß ein Mitnehmer (08) auf der Antriebsseite Zentrierzylinder und Anbaubohrungen erhält, die dem Hohlwellenantriebsrotor entsprechen und im Inneren ein Keilnutprofil zur Übertragung des Drehmomentes auf die Nuten des Keilprofils der Schiebekupplung (27) erhält, welche im im linken Halbschnitt dargestellten Zustand für Motorbetrieb ihrerseits das Drehmoment auf die Klauen der Trapezmutter (29) überträgt, wobei weiterhin erfindungsgemäß der Handantrieb durch Niederdrücken des Handrades (20) samt Handradwelle (23) gegen die Handraddruckfedern (24) eingeleitet wird, wobei der äußere Bund der Kupplung für Handbetätigung (25) zunächst die Schiebekupplung für Motorbetätigung (27) vom Eingriff trennt, bevor seine Klauen in die Ausnehmungen der Trapezmutter (29) eingreifen, wie im rechten Halbschnitt dargestellt. Weiterhin erfindungsgemäß drücken die Druckfedern (28) und (23) die Kupplungselemente in den im rechtem Halbschnitt dargestellten Zustand für Motorantrieb zurück, wodurch für Handeingriff erforderliche Sicherheits- und Prioritätsforderungen erfüllt werden.
  • 4. Antrieb für Ventile mit drehender Trapezmutter nach 4 und steigender Trapezspindel unter Verwendung eines Hohlwellen-Well-Antriebes erfindungsgemäß so ausgeführt, dass ein Zwischenflansch (07) auf der Antriebsseite Zentrierzylinder und Anbaubohrungen erhält, welche dem Hohlwellenantriebsgehäuse entsprechen und auf der anderen Seite die nach ISO genormten Abmessungen zum Anbau an den Armaturenkopf angebracht sind, wobei weiterhin erfindungsgemäß ein Mitnehmer (08) auf der Antriebsseite Zentrierzylinder und Anbaubohrungen erhält, die dem Hohlwellenantriebsrotor entsprechen und Aussparungen zur Übertragung des Drehmomentes auf die Klauen (49) der Schiebekupplung (47) erhält, welche im dargestellten Zustand für Motorbetrieb ihrerseits das Drehmoment über die Passfeder (46) auf den Mitnehmer (56) überträgt, wobei weiterhin erfindungsgemäß der Handantrieb durch Hineinschieben des Handrades (20) samt Handradwelle (23) gegen die Druckfedern (39) eingeleitet wird, wobei die schiebende Einrückbewegung der Handradwelle (Pos. 23) wird über das Ausrücklager (Pos. 36) auf das geschlitzte Hebellager (Pos. 37) und weiter über den Lagerstift (Pos. 38) auf den Ausrückhebel (Pos. 41) übertragen wird, der die waagerechte Schubbewegung von Handrad und Handradwelle in eine senkrechte Bewegung umwandelt womit sie über die Ausrücklagerschraube (Pos. 43), über den Kupplungsring (Pos. 50) und das Ausrückkugellager (Pos. 48) auf die Schiebekupplung (Pos. 47) übertragen wird. Weiterhin erfindungsgemäß lösen sich dabei seine Klauen (Pos. 49) aus den Ausnehmungen des mit Kupplungsringes (Pos. 08) des Motorantriebes und nach einem aus Sicherheitsgründen notwendigem Leerhub rasten die Kupplungsstifte (Pos. 51) der Schiebekupplung (Pos. 47) in die Bohrungen des mit der Gleitlagerbuchse (Pos. 53) drehbar gelagertem Schneckenrades (Pos. 30) des Handantriebes ein. Weiterhin erfindungsgemäß drückt die Druckfedern (39) die Kupplungselemente dargestellten Zustand für Motorantrieb zurück, wodurch für Handeingriff erforderliche Sicherheits- und Prioritätsforderungen erfüllt werden. Da die freie zentrale Bohrung des Hohlwellenantriebes (2) es ermöglicht, dass durch sie lange Trapezspindeln geführt werden, sind die bei Schieber üblichen großen Spindelhübe bei niedriger Bauhöhe realisierbar.
  • 5. Antrieb für Ventile, Schieber, Hähne und Klappen unter Verwendung eines Hohlwellen-Well-Antriebes erfindungsgemäß steuerungstechnisch so ausgeführt, dass die in geeignete Speicherchips abgelegten Auftragsdaten zur Drehmoment- und Wegabschaltung in den armaturenspezifischen Endlagen „Auf" und „Zu" sowie ggf. für ein erhöhtes „Losbrechmoment" bei der Umsteuerung mit den entsprechenden Sensordaten der Antriebe und den externen Steuerbefehle verglichen und die entsprechen Schaltvorgänge ausgelöst werden.
  • 6. Antrieb für Ventile, Schieber, Hähne und Klappen unter Verwendung eines Hohlwellen-Well-Antriebes erfindungsgemäß steuerungstechnisch so ausgeführt, dass die in geeignete Speicherchips abgelegten Auftragsdaten für den Anwendungsfall Regelantriebe mit den Steuerquelldatenvarianten (beispielsweise 0–10 V, 0–20 mA, 4–20 mA) verglichen und die entsprechen Schaltvorgänge ausgelöst werden.

Beispiel

Die Erfindung soll nachstehend an einigen Beispielen erläutert werden.

Im Beispiel 1 sind folgende Positionen dargestellt:

1
Hochuntersetzender Hohlwellenantrieb (Wellantrieb) samt Elektromotor,
2
freie zentrale Bohrung des Hohlwellenantriebes,
3
Zentrierdurchmesser des Stator-Flansches des Hohlwellenantriebes,
4
Zentrierdurchmesser des Rotor-Flansches des Hohlwellenantriebes,
5
Schrauben für die Befestigung des Zwischenflansches Pos. 07 ans das Hohlwellantriebsgehäuse,
6
Schrauben für die Befestigung des Mitnehmers Pos. 08 ans das Hohlwellantriebsgehäuse,
7
Zwischenflansch mit genormten Abmessungen zur Befestigung des Antriebes auf dem ebenfalls genormtem Armaturenflansch Pos. 12,
8
Glocke, übernimmt die Drehbewegung vom Rotor des Holwellenantriebes,
9
Aussparungen der Glocke Pos. 08, ermöglichen die Übertragung des Drehmomentes auf den Mitnehmer Pos. 10, auch wenn sich dieser schraubenlinienförmig hebt und senkt
10
Mitnehmer, wird von der Aussparungen der Glocke Pos. 09 drehend angetrieben, überträgt die Drehbewegung über den Vierkant Pos. 11 auf die Spindel Pos. 15.
11
Vierkant auf der Armaturenspindel 15, überträgt die Drehbewegung des Mitnehmers Pos. 10,
12
Genormter Armaturenflansch am Armaturenkopf,
13
Befestigungsschrauben,
14
Verbindungselemente Armaturenkopf-Armatur (Bügelarme, alternativ Säulen oder Rohr),
15
Armaturentrapezgewindespindel,
16
Befestigungsmutter.
17
Trapezgewindemutter, befestigt im Ventilkopf.

1 stellt ein hochuntersetzender Hohlwellenantrieb (Wellantrieb) samt Elektromotor (Pos. 01) appliziert als Ventilantrieb für eine drehend steigende Trapezspindel dar. Im linken Halbschnitt ist die untere Stellung von Trapezspindel (Pos. 15), Mitnehmer (Pos. 10) und Befestigungsmutter (Pos. 16) gezeichnet, im rechten Halbschnitt die obere Position dieser Teile.

Die Trapezspindel (Pos. 15) schraubt sich dabei aus der im Armaturenkopf (Pos. 12) befestigte Trapezmutter (Pos. 17) hinein oder heraus.

Der Zentrierdurchmesser (Pos. 03) des Hohlwellenantriebes zentriert den mit den Schrauben (Pos. 05) befestigten Zwischenflansch (Pos. 07).

Der Zwischenflansch (Pos. 07) verbindet das Hohlwellenantriebsgehäuse mit dem genormten Armaturenflansch (Pos. 12), befestigt mit den Schrauben (Pos. 13). Dazu sind seine unteren Flanschabmessungen ebenfalls nach ISO genormt.

Im Inneren des Zwischenflansches sind die Elemente zur Übertragung der Dreh- und Hubbewegung angeordnet.

Eine mit den Schrauben (Pos. 06) am Rotorflansch (Pos. 04) befestigt und zentrierte Glocke (Pos. 08) ist im unteren Bereich (Pos. 09) ausgespart.

Diese Aussparungen (Pos. 09) der Glocke (Pos. 08) ermöglichen die Übertragung des Drehmomentes auf den Mitnehmer (Pos. 10), auch wenn sich dieser schraubenlinienförmig hebt und senkt.

Der Mitnehmer (Pos. 10) ist mit der Mutter (Pos. 16) auf dem Vierkant (Pos. 11) der Trapezspindel (Pos. 15) befestigt, die sich dieser schraubenlinienförmig mit dieser hebt und senkt.

Der Armaturenkopf mit seinem genormten Flansch (Pos. 12) ist mit den Verbindungselementen Bügelarme (Pos. 14) mit der Armatur verbunden.

Im Beispiel 2 sind folgende Positionen dargestellt:

1
Hochuntersetzender Hohlwellenantrieb (Wellantrieb) samt Elektromotor,
2
freie zentrale Bohrung des Hohlwellenantriebes,
3
Zentrerdurchmesser des Stator-Flansches des Hohlwellenantriebes,
4
Zentrerdurchmesser des Rotor-Flansches des Hohlwellenantriebes,
5
Schrauben für die Befestigung des Zwischenflansches Pos. 07 ans das Hohlwellantriebsgehäuse,
6
Schrauben für die Befestigung des Mitnehmers Pos. 08 ans das Hohlwellantriebsgehäuse,
7
Zwischenflansch mit genormten Abmessungen zur Befestigung des Antriebes auf dem ebenfalls genormtem Armaturenflansch Pos. 12,
8
Nach ISO genormter Mitnehmer, übernimmt die Drehbewegung vom Rotor des Holwellenantriebes.

Auf 2 stellt ein hochuntersetzender Hohlwellenantrieb (Wellantrieb) samt Elektromotor (Pos. 01) appliziert als Antrieb für einen nach ISO genormten Ventil-, Schieber-, Hahn- oder Klappenkopf dar.

Der Zentrierdurchmesser (Pos. 03) des Hohlwellenantriebes zentriert den mit den Schrauben (Pos. 05) befestigten Zwischenflansch (Pos. 07).

Der Zwischenflansch (Pos. 07) verbindet das Hohlwellenantriebsgehäuse mit dem genormten Armaturenflansch, hier nicht dargestellt.

Dazu sind seine unteren Flanschabmessungen ebenfalls nach ISO genormt.

Im Inneren des Zwischenflansches sind die Elemente zur Übertragung der Drehbewegung angeordnet.

Eine mit den Schrauben (Pos. 06) am Rotorflansch (Pos. 04) befestigt und zentrierter Mitnehmer (Pos. 08) ist nach ISO genormt.

Dieser Mitnehmer ermöglicht die Übertragung des Drehmomentes auf die angeflanschte Armatur.

Die freie zentrale Bohrung des Hohlwellenantriebes (2) ermöglicht es, dass durch sie lange Trapezspindeln geführt werden.

Damit sind die bei Schieber üblichen großen Spindelhübe bei niedriger Bauhöhe möglich.

Im Beispiel 3 sind folgende Positionen dargestellt:

1
Hochuntersetzender Hohlwellenantrieb (Wellantrieb) samt Elektromotor,
2
freie zentrale Bohrung des Hohlwellenantriebes,
3
Zentrierdurchmesser des Stator-Flansches des Hohlwellenantriebes,
4
Zentrierdurchmesser des Rotor-Flansches des Hohlwellenantriebes,
5
Schrauben für die Befestigung des Zwischenflansches Pos. 07 ans das Hohlwellantriebsgehäuse,
6
Schrauben für die Befestigung des Mitnehmers Pos. 08 ans das Hohlwellantriebsgehäuse,
7
Zwischenflansch mit genormten Abmessungen zur Befestigung des Antriebes auf dem ebenfalls genormtem Armaturenflansch Pos. 12,
8
Kupplungsring, übernimmt die Drehbewegung vom Rotor des Holwellenantriebes,
12
Genormter Armaturenflansch am Armaturenkopf,
13
Befestigungsschrauben,
14
Verbindungselemente Armaturenkopf-Armatur (Bügelarme, alternativ Säulen oder Rohr),
15
Armaturenspindel,
16
Befestigungsmutter.
20
Handrad für Einstellung und Notbetätigung,
21
Vierkant auf Welle Pos. 23,
22
Befestigungsmutter,
23
Handradwelle,
24
Handraddruckfeder,
25
Kupplungsklaue für Handbetätigung,
27
Schiebekupplung für Motorbetätigung,
28
Kupplungsdruckfeder,
29
Trapezmutter,
30
unterer Federteller,
31
geteilter Ring,
32
Kugellager,
33
Ring,
34
Sicherungsring,
35
oberer Federteller,
36
Ring

3 stellt ein hochuntersetzender Hohlwellenantrieb (Wellantrieb) samt Elektromotor (Pos. 01) appliziert als Ventilantrieb für drehende Trapezgewindemuttern mit Handzusatzbetätigung dar.

Die im Armaturenkopf (Pos. 12) kugelgelagerte (Pos. 32) Trapezgewindemutter (Pos. 29) dreht sich dabei um die nicht drehende Trapezspindel (Pos. 15) und schraubt diese hinein oder heraus.

Im linken Halbschnitt ist die untere Stellung der Trapezspindel (Pos. 15) gezeichnet, ferner ist die Handbetätigungskupplungsklaue (Pos. 25) nicht eingerückt.

Im rechten Halbschnitt die obere Position der Trapezspindel Spindelkupplung mit Trapezmutter gezeichnet, ferner ist die Handbetätigungskupplungsklaue (Pos. 25) in die Spindelkupplungsklaue der Trapezmutter (Pos. 29) eingerückt.

Das Einrücken der Handbetätigung geschieht durch Niederdrücken des Handrades (Pos. 20) gegen die Handraddruckfeder (Pos. 24), wobei die durch die Hohlwelle (Pos. 02) geführte Handradwelle (Pos. 23) sowohl das oben erwähnte Einrücken der Spindelkupplungsklaue übernimmt als auch das Drehmoment auf die Kupplungsklauen überträgt.

Ferner wird die Schiebekupplungshülse (Pos. 27) für die Motorbetätigung vorher aus dem Klauenbereich der Spindelkupplung gegen die Kraft der Kupplungsdruckfeder (Pos. 24) herausgeschoben, wodurch der Motorantrieb abgekuppelt ist.

Nach Loslassen des Handrades schieben die Druckfedern (Pos. 24 und 28) die Kupplungselemente wieder in die Positionen für den automatischen Motorantrieb.

Eine mit den Schrauben (Pos. 06) am Rotorflansch (Pos. 04) befestigt und zentrierter Kupplungsring (Pos. 08) überträgt das Drehmoment auf die Schiebekupplungshülse (Pos. 27).

Der Zentrierdurchmesser (Pos. 03) des Hohlwellenantriebes zentriert den mit den Schrauben (Pos. 05) befestigten Zwischenflansch (Pos. 07).

Der Zwischenflansch (Pos. 07) verbindet das Hohlwellenantriebsgehäuse mit dem genormten Armaturenflansch (Pos 12), befestigt mit den Schrauben (Pos. 13).

Dazu sind seine unteren Flanschabmessungen ebenfalls nach ISO genormt.

Der Armaturenkopf mit seinem genormten Flansch (Pos. 12) ist mit den Verbindungselementen Bügelarme (Pos. 14) mit der Armatur verbunden.

Im Beispiel 4 sind folgende Positionen dargestellt:

1
Hochuntersetzender Hohlwellenantrieb (Wellantrieb) samt Elektromotor,
2
freie zentrale Bohrung des Hohlwellenantriebes,
3
Zentrierdurchmesser des Stator-Flansches des Hohlwellenantriebes,
4
Zentrierdurchmesser des Rotor-Flansches des Hohlwellenantriebes,
5
Schrauben für die Befestigung des Zwischenflansches Pos. 07 ans das Hohlwellantriebsgehäuse,
6
Schrauben für die Befestigung des Mitnehmers Pos. 08 ans das Hohlwellantriebsgehäuse,
7
Zwischenflansch mit genormten Abmessungen zur Befestigung des Antriebes auf dem ebenfalls genormtem Armaturenflansch Pos. 12,
8
Kupplungsring, übernimmt die Drehbewegung vom Rotor des Holwellenantriebes,
20
Handrad für Einstellung und Notbetätigung,
23
Handradwelle,
30
Schneckenrad für Handradeingriff,
31
Schnecke für Handradeingriff,
32
Kugellager,
33
Ringdeckel,
35
Passfeder für die Handradschnecke,
36
Ausrückkugellager für die Handradwelle,
37
geschlitztes Hebellager,
38
Lagerstift für Hebel,
39
Druckfeder,
40
Druckfedergehäuse,
41
Ausrückhebel,
42
Ausrückhebelfestlager,
43
Ausrückhebellagerschraube,
44
Ring,
45
Gleitlagerbuchse,
46
Passfeder für Schiebekupplung,
47
Schiebekupplung,
48
Ausrückkugellager,
49
Kupplungsklaue der Schiebekupplung,
50
Kupplungsring,
51
Kupplungsstift der Schiebekupplung,
52
Sprengring,
53
Gleitlagerbuchse,
54
Distanzhülse,
55
Kugellager.
56
Mitnehmer,

4 stellt ein hochuntersetzender Hohlwellenantrieb (Wellantrieb) samt Elektromotor (Pos. 01) appliziert als Ventilantrieb für im Armaturenkopf gelagerte drehende Trapezgewindemuttern mit Handzusatzbetätigung dar.

Der Zentrierdurchmesser (Pos. 03) des Hohlwellenantriebes zentriert den mit den Schrauben (Pos. 05) befestigten Zwischenflansch (Pos. 07).

Wie bei im Beispiel 2 verbindet ein Zwischenflansch (Pos. 07) das Hohlwellenantriebsgehäuse (1) mit dem genormten Armaturenflansch.

Dazu sind seine unteren Flanschabmessungen ebenfalls nach ISO genormt.

Im Inneren des Zwischenflansches sind die Elemente zur Übertragung der Drehbewegung und der Handbetätigung angeordnet.

Eine mit den Schrauben (Pos. 06) am Rotorflansch (Pos. 04) befestigt und zentrierter Kupplungsring (Pos. 08) ist auf dem Mitnehmer (Pos. 56) drehbar mittels Gleitlagerbuchse (Pos. 45) gelagert.

Auf der anderen Seite ist der Mitnehmer über ein Kugellager (Pos. 55) im Zwischenflansch (Pos. 07) gelagert.

Ein Schiebekupplung (Pos. 47) überträgt in der hier dargestellten Arbeitsweise „Motorantrieb" das Drehmoment über seine in den Ausnehmungen des Kupplungsringes (Pos. 08) eingerasteten Klauen (Pos. 49) über die Passfeder (Pos. 46) auf den Mitnehmer (Pos. 56).

Dieser nach ISO genormte Mitnehmer übernimmt die Übertragung des Drehmomentes auf die angeflanschte Armatur.

Das Umschalten auf Handbetätigung erfolgt durch Hineinschieben des Handrades (Pos. 20) samt Handradwelle (Pos. 23) durch beide Kugellager (Pos. 32) und der Schnecke (Pos. 31) gegen die im Druckfedergehäuse (Pos. 40) gelagerte Druckfeder (Pos. 39). Dabei wird die axiale Position der Schnecke mittels der Kugellager (Pos. 32) gehalten.

Zur Handradseite hin werden die Kugellager mit dem Ringdeckel (Pos. 33) abgestützt.

Das Drehmoment wird von der Handradwelle (Pos. 23) auf die Schnecke (Pos. 31) mittels der Passfeder (Pos. 20) übertragen.

Die schiebende Einrückbewegung der Handradwelle (Pos. 23) wird über das Ausrücklager (Pos. 36) auf das geschlitzte Hebellager (Pos. 37) und weiter über den Lagerstift (Pos. 38) auf den Ausrückhebel (Pos. 41) übertragen.

Der Ausrückhebel ist auf dem im Zwischenflansch (Pos. 07) verschraubten Ausrückhebelfestlager (Pos. 42) schwenkbar gelagert und wandelt die waagerechte Schubbewegung von Handrad und Handradwelle in eine senkrechte Bewegung um, die sie über die Ausrücklagerschraube (Pos. 43), über den Kupplungsring (Pos. 50) und das Ausrückkugellager (Pos. 48) auf die Schiebekupplung (Pos. 47) überträgt.

Dabei lösen sich seine Klauen (Pos. 49) aus den Ausnehmungen des mit Kupplungsringes (Pos. 08) des Motorantriebes.

Erst danach und einem kleinen Lehrhub rasten die Kupplungsstifte (Pos. 51) der Schiebekupplung (Pos. 47) in die Bohrungen des mit der Gleitlagerbuchse (Pos. 53) drehbar gelagertem Schneckenrades (Pos. 30) des Handantriebes ein.

Die freie zentrale Bohrung des Hohlwellenantriebes (2) ermöglicht es, dass durch sie lange Trapezspindeln geführt werden.

Damit sind die bei Schieber üblichen großen Spindelhübe bei niedriger Bauhöhe möglich.

Auf 5 und 6 ist ein möglicher Programmablaufplan für die Steuerung eines Hohlwellenantriebes als Armaturenantrieb dargestellt.

War noch vor Jahrzehnten bei diesen Antrieben eine „verdrahtete Logik" üblich, wobei Weg- und Dremoendschalter die Steuerung des Motorwendeschützes übernahmen und entsprechend der Verdrahtung eine weg- oder drehmomentabhängige Abschaltung auslösten, so werden heute die gewünschten Abschaltarten in einem Auftragspeicherchip abgelegt, wodurch die aufwändige, auftragsabhängige Verdrahtung bei der Montage entfällt.

Da die Hohlwellenantriebe Sensoren für große Drehmoment- und Wegbereiche enthalten, entfallen dabei auch die Montagearbeiten für die Wegschalter, das Einstellen von mechanischen Zählwerken und das der Drehmomentfedern.

Das geringe Trägheitsmoment der Hohlwellenantriebe macht zudem den Einbau von Federsysteme zum Abfangen der Auslaufenergie überflüssig.


Anspruch[de]
Antrieb für Ventile, Schieber, Hähne und Klappen mit drehendem Antrieb unter Verwendung eines Hohlwellen-Well-Antriebes dadurch gekennzeichnet, dass nach 2, ein Zwischenflansch (07) auf der Antriebsseite Zentrierzylinder und Anbaubohrungen erhält, die dem Hohlwellenantriebsgehäuse entsprechen und auf der anderen Seite die nach ISO genormten Abmessungen zum Anbau an den Armaturenkopf angebracht sind, wobei weiterhin erfindungsgemäß ein Mitnehmer (08) auf der Antriebsseite Zentrierzylinder und Anbaubohrungen erhält, die dem Hohlwellenantriebsrotor entsprechen und auf der anderen Seite die nach ISO genormten Abmessungen zur Übertragung des Drehmomentes auf die Armaturenwelle angebracht sind. Antrieb für Ventile mit drehend steigender Trapezspindel unter Verwendung eines Hohlwellen-Well-Antriebes dadurch gekennzeichnet, dass nach 1 ein Zwischenflansch (07) auf der Antriebsseite Zentrierzylinder und Anbaubohrungen erhält, die dem Hohlwellenantriebsgehäuse entsprechen und auf der anderen Seite die nach ISO genormten Abmessungen zum Anbau an den Armaturenkopf angebracht sind, wobei weiterhin erfindungsgemäß ein Mitnehmer (08) auf der Antriebsseite Zentrierzylinder und Anbaubohrungen erhält, die dem Hohlwellenantriebsrotor entsprechen und auf der anderen Seite Aussparungen (09) zur Übertragung des Drehmomentes auf den drehend und steigenden Mitnehmer (10) der Armaturenwelle (15) angebracht sind, wobei die freie zentrale Bohrung des Hohlwellenantriebes (2) es ermöglicht, dass durch sie hoch steigende Trapezspindeln zu führen. Antrieb für Ventile mit drehender Trapezmutter (29) nach 3 und steigender Trapezspindel (15) unter Verwendung eines Hohlwellen-Well-Antriebes dadurch gekennzeichnet, dass ein Zwischenflansch (07) auf der Antriebsseite Zentrierzylinder und Anbaubohrungen erhält, welche dem Hohlwellenantriebsgehäuse entsprechen und auf der anderen Seite die nach ISO genormten Abmessungen zum Anbau an den Armaturenkopf angebracht sind, wobei weiterhin erfindungsgemäß ein Mitnehmer (08) auf der Antriebsseite Zentrierzylinder und Anbaubohrungen erhält, die dem Hohlwellenantriebsrotor entsprechen und im Inneren ein Keilnutprofil zur Übertragung des Drehmomentes auf die Nuten des Keilprofils der Schiebekupplung (27) erhält, welche im im linken Halbschnitt dargestellten Zustand für Motorbetrieb ihrerseits das Drehmoment auf die Klauen der Trapezmutter (29) überträgt, wobei weiterhin erfindungsgemäß der Handantrieb durch Niederdrücken des Handrades (20) samt Handradwelle (23) gegen die Handraddruckfedern (24) eingeleitet wird, wobei der äußere Bund der Kupplung für Handbetätigung (25) zunächst die Schiebekupplung für Motorbetätigung (27) vom Eingriff trennt, bevor seine Klauen in die Ausnehmungen der Trapezmutter (29) eingreifen, wie im rechten Halbschnitt dargestellt. Weiterhin erfindungsgemäß drücken die Druckfedern (28) und (23) die Kupplungselemente in den im rechtem Halbschnitt dargestellten Zustand für Motorantrieb zurück, wodurch für Handeingriff erforderliche Sicherheits- und Prioritätsforderungen erfüllt werden. Antrieb für Ventile mit drehender Trapezmutter nach 4 und steigender Trapezspindel unter Verwendung eines Hohlwellen-Well-Antriebes dadurch gekennzeichnet, dass ein Zwischenflansch (07) auf der Antriebsseite Zentrierzylinder und Anbaubohrungen erhält, welche dem Hohlwellenantriebsgehäuse entsprechen und auf der anderen Seite die nach ISO genormten Abmessungen zum Anbau an den Armaturenkopf angebracht sind, wobei weiterhin erfindungsgemäß ein Mitnehmer (08) auf der Antriebsseite Zentrierzylinder und Anbaubohrungen erhält, die dem Hohlwellenantriebsrotor entsprechen und Aussparungen zur Übertragung des Drehmomentes auf die Klauen (49) der Schiebekupplung (47) erhält, welche im dargestellten Zustand für Motorbetrieb ihrerseits das Drehmoment über die Passfeder (46) auf den Mitnehmer (56) oder Keilwelle und Mitnehmer mit innerem Keilwellenprofil und überträgt, wobei weiterhin erfindungsgemäß der Handantrieb durch Hineinschieben des Handrades (20) samt Handradwelle (23) gegen die Druckfedern (39) eingeleitet wird, wobei die schiebende Einrückbewegung der Handradwelle (Pos. 23) über das Ausrücklager (Pos. 36) auf das geschlitzte Hebellager (Pos. 37) und weiter über den Lagerstift (Pos. 38) auf den Ausrückhebel (Pos. 41) übertragen wird, der die waagerechte Schubbewegung von Handrad und Handradwelle in eine senkrechte Bewegung umwandelt womit sie über die Ausrücklagerschraube (Pos. 43), über den Kupplungsring (Pos. 50) und das Ausrückkugellager (Pos. 48) auf die Schiebekupplung (Pos. 47) übertragen wird. Weiterhin erfindungsgemäß lösen sich dabei seine Klauen (Pos. 49) aus den Ausnehmungen des mit Kupplungsringes (Pos. 08) des Motorantriebes und nach einem aus Sicherheitsgründen notwendigem Leerhub rasten die Kupplungsstifte (Pos. 51) der Schiebekupplung (Pos. 47) in die Bohrungen des mit der Gleitlagerbuchse (Pos. 53) drehbar gelagertem Schneckenrades (Pos. 30) des Handantriebes ein. Weiterhin erfindungsgemäß drückt die Druckfedern (39) die Kupplungselemente dargestellten Zustand für Motorantrieb zurück, wodurch für Handeingriff erforderliche Sicherheits- und Prioritätsforderungen erfüllt werden. Da die freie zentrale Bohrung des Hohlwellenantriebes (2) es ermöglicht, dass durch sie lange Trapezspindeln geführt werden, sind die bei Schieber üblichen großen Spindelhübe bei niedriger Bauhöhe realisierbar. Antrieb für Ventile, Schieber, Hähne und Klappen unter Verwendung eines Hohlwellen-Well-Antriebes dadurch gekennzeichnet, dass die in geeignete Speicherchips abgelegten Auftragsdaten zur Drehmoment- und Wegabschaltung in den armaturenspezifischen Endlagen „Auf" und „Zu" sowie ggf. für ein erhöhtes „Losbrechmoment" bei der Umsteuerung mit den entsprechenden Sensordaten der Antriebe und den externen Steuerbefehle verglichen und die entsprechen Schaltvorgänge ausgelöst werden. Antrieb für Ventile, Schieber, Hähne und Klappen unter Verwendung eines Hohlwellen-Well-Antriebes dadurch gekennzeichnet, dass die in geeignete Speicherchips abgelegten Auftragsdaten für den Anwendungsfall Regelantriebe mit den Steuerquelldatenvarianten (beispielsweise 0–10 V, 0–20 mA, 4–20 mA) verglichen und die entsprechen Schaltvorgänge ausgelöst werden.






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