RU2816774C2

RU2816774C2 - Fail-safe actuator and assembly unit

Info

Publication number: RU2816774C2
Application number: RU2022100867A
Authority: RU
Inventors: Гаральд ШПИТТЛЕР; Ян ВЕЛЦЕЙН; Кристоф Байер
Original assignee: Шишек Гмбх
Priority date: 2019-07-11
Filing date: 2020-06-22
Publication date: 2024-04-05

Abstract

FIELD: machine building.

SUBSTANCE: present invention relates to an actuator which actuates valves or vent flaps. Fail-safe actuator for movement of part between two end positions in each case has drive (18, 118), by means of which the first or second power train (24, 26) can be moved. Power transmissions (24, 26) in each case have their own output shaft (34, 38) and can be actuated independently of each other. Energy storage device is connected to the second output shaft (38) besides, the holding device selectively retains energy or releases it from the energy storage device so that the second output shaft (38) can be moved. Engagement of the first output shaft (34) in rotation ensures that in case of failure of drive (18) it moves to the specified end position. These two output shafts (34, 38) are driven by gear wheels (32, 36), if the power transmissions are actuated. Also described is an assembly consisting of an actuator and a movable part.

EFFECT: broader functional capabilities.

18 cl, 9 dwg

Description

Настоящее изобретение относится к отказоустойчивому исполнительному механизму для перемещения детали между двумя конечными положениями и сборочному узлу с таким исполнительным механизмом и деталью, перемещаемой исполнительным механизмом.The present invention relates to a fail-safe actuator for moving a part between two end positions and an assembly with such an actuator and a part moved by the actuator.

В частности, настоящее изобретение относится к исполнительному механизму, который приводит в действие клапаны или вентиляционные заслонки. Исполнительный механизм согласно настоящему изобретению может быть использован для управления потоками текучей среды. Такие используемые в промышленности исполнительные механизмы применяются в широком разнообразии отраслей, например, в нефтегазовой отрасли, в компаниях, производящих питьевую воду и занятых в обработке сточных вод, энергетических установках, морском транспорте, шахтах, технологические установках для приготовления пищи, а также в фармацевтических и химических компаниях. Такие отказоустойчивые исполнительные механизмы также используются в зданиях, туннелях и т.п. Задача состоит в обеспечении указанного положения ведомой детали в случае отказа привода, чтобы иметь возможность проверить фактическое положение детали, перемещенной исполнительным механизмом, в случае крайней необходимости. В большей части случаев это фактическое положение является положением, в котором вся система, в которую встроена перемещаемая деталь, (согласно примеру вентиляционная система или технологическая установка) находится в безопасном состоянии.In particular, the present invention relates to an actuator that operates valves or ventilation flaps. The actuator according to the present invention can be used to control fluid flows. These industrial actuators are used in a wide variety of industries, such as the oil and gas industry, drinking water and wastewater companies, power plants, marine transport, mines, food processing plants, pharmaceutical and chemical companies. Such fail-safe actuators are also used in buildings, tunnels, etc. The objective is to ensure the specified position of the driven part in the event of a failure of the actuator, in order to be able to check the actual position of the part moved by the actuator in case of emergency. In most cases, this actual position is a position in which the entire system in which the moving part is integrated (for example, a ventilation system or a process plant) is in a safe state.

Отказоустойчивые исполнительные механизмы, например, используются в системах HVAC, которые являются системами для нагрева, вентиляции и кондиционирования воздуха, для приведения в действие заслонок клапанов или вентиляционных заслонок и управления температурой или потоком воздуха в конкретных местоположениях, например, в туннелях. В туннелях, например, в случае пожара соответствующая система вентиляционных заслонок должна быть переведена в заданное положение, независимо оттого, происходит это в автодорожном туннеле, железнодорожном туннеле или туннеле шахты.Fail-safe actuators, for example, are used in HVAC systems, which are heating, ventilation and air conditioning systems, to actuate damper blades or vent dampers and control temperature or air flow in specific locations, such as tunnels. In tunnels, for example, in the event of a fire, the corresponding ventilation damper system must be moved to a predetermined position, regardless of whether this occurs in a road tunnel, a railway tunnel or a mine tunnel.

Задача настоящего изобретения состоит в создании отказоустойчивого исполнительного механизма для перемещения детали между двумя конечными положениями, который является компактным по конструкции и гибким в использовании.An object of the present invention is to provide a fail-safe actuator for moving a workpiece between two end positions, which is compact in design and flexible in use.

Согласно первому аспекту настоящего изобретения обеспечен отказоустойчивый исполнительный механизм для перемещения детали между двумя конечными положениями, содержащий:According to a first aspect of the present invention, there is provided a fail-safe actuator for moving a part between two end positions, comprising:

первый привод,first drive,

первую силовую передачу, которая выполнена с возможностью приведения в движение первым приводом, имеющим первый выходной вал, который передает перемещение исполнительного механизма наружу в направлении детали;a first power train that is configured to be driven by a first drive having a first output shaft that transmits movement of the actuator outward toward the part;

второй привод,second drive,

вторую силовую передачу, которая выполнена с возможностью приведения в движение вторым приводом, имеющим второй выходной вал, который проходит соосно с первым выходным валом,a second power train that is configured to be driven by a second drive having a second output shaft that extends coaxially with the first output shaft,

причем первый и/или второй привод выполнены с возможностью выборочного активирования для приведения первого и/или второго выходного вала в движение;wherein the first and/or second drive is configured to be selectively activated to drive the first and/or second output shaft;

накапливающее энергию устройство, которое связано с второй силовой передачей;an energy storage device that is coupled to the second power train;

по меньшей мере одно выполненное с возможностью внешнего приведения в действие удерживающее устройство, которое выборочно обеспечивает то, что энергия, накопленная в накапливающем энергию устройстве, остается в накапливающем энергию устройстве или высвобождается во вторую силовую передачу;at least one externally actuatable retaining device that selectively ensures that energy stored in the energy storage device remains in the energy storage device or is released into the second power train;

механическое вовлекающее во вращение устройство между вторым выходным валом и первым выходным валом, выполненное таким образом, чтоa mechanical rotating device between the second output shaft and the first output shaft configured such that

обеспечивает возможность вращения первого выходного вала относительно второго выходного вала по меньшей мере на один угол вращения, который соотносим с расстоянием между конечными положениями, если накапливающее энергию устройство не освобождено, и если привод перемещает первый выходной вал между конечными положениями, иallows the first output shaft to rotate relative to the second output shaft through at least one rotation angle that is related to the distance between the end positions if the energy storage device is not released and if the drive moves the first output shaft between the end positions, and

обеспечивает вовлечение во вращение первого выходного вала вторым выходным валом при освобожденном накапливающем энергию устройстве и неисправном приводе в первом из указанных двух конечных положений.ensures that the first output shaft is engaged in rotation by the second output shaft when the energy storage device is released and the drive is faulty in the first of the two end positions.

Исполнительный механизм согласно настоящему изобретению может быть выполнен с возможностью достижения различных состояний посредством двух отдельных приводов. Первая силовая передача может быть перемещена непосредственно относящимся к ней первым приводом. Альтернативно вторая силовая передача может быть перемещена относящимся к ней вторым приводом, в результате чего накапливающее энергию устройство может поглощать энергию. Альтернативно обе силовые передачи могут быть перемещены их соответствующими приводами, так что деталь, которая должна быть перемещена, например заслонка клапана или вентиляционная заслонка, может быть перемещена посредством первой силовой передачи, а накапливающее энергию устройство также может быть загружено в это же самое время. Это может обеспечить возможность очень гибкого использования исполнительного механизма.The actuator of the present invention may be configured to achieve different states through two separate actuators. The first power train can be moved by a first drive directly associated with it. Alternatively, the second power train may be driven by the second drive associated therewith, whereby the energy storage device may absorb the energy. Alternatively, both power trains can be moved by their respective drives, so that a part to be moved, such as a valve door or a ventilation flap, can be moved by the first power train, and the energy storage device can also be loaded at the same time. This can allow the actuator to be used very flexibly.

Соосное расположение первого выходного вала и второго выходного вала может обеспечить возможность создания компактного устройства, которое также может иметь простую конструкцию. Таким образом, расположение указанного механического вовлекающего во вращение устройства между этими двумя выходными валами является важным. С одной стороны, это вовлекающее во вращение устройство может обеспечить возможность перемещения детали исключительно посредством первой силовой передачи, а с другой стороны, может обеспечить возможность вовлечения во вращение в случае критической в отношении безопасности аварийной ситуации, если привод вышел из строя, а деталь, подлежащая перемещению, должна быть перемещена в указанное конечное положение путем высвобождения энергии из накапливающего энергию устройства. Таким образом, можно отказаться от переключаемых муфт.The coaxial arrangement of the first output shaft and the second output shaft can provide the possibility of creating a compact device, which can also have a simple structure. Thus, the location of said mechanical rotating device between the two output shafts is important. On the one hand, this rotating device can enable the part to be moved solely by means of the first power transmission, and on the other hand, it can enable rotating in the event of a safety-critical emergency situation, if the drive fails and the part to be movement must be moved to the specified end position by releasing energy from the energy storage device. In this way, switchable clutches can be eliminated.

Зубья на каждом из зубчатых колес, посредством которых энергия поступает в направлении выходных валов, могут быть обеспечены поверх относительно большой секции окружности. Когда заслонки должны быть перемещены только на 90°, чтобы перейти из закрытого состояния в полностью открытое состояние, перенастройка исполнительного механизма позволяет реверсировать направление перемещения второй силовой передачи. Это означает, что освобожденное накапливающее энергию устройство может обеспечить возможность перемещения первого выходного вала в противоположном направлении, приведенного в действие вторым выходным валом. Это может быть достигнуто простыми мерами по перенастройке, например, установкой реверсивно действующего накапливающего энергию устройства или выполненного с возможностью реверсирования накапливающего энергию устройства, как описано более подробно ниже.The teeth on each of the gears, by which energy is supplied towards the output shafts, may be provided over a relatively large section of a circle. When the dampers only need to be moved 90° to go from a closed state to a fully open state, resetting the actuator allows the direction of movement of the second power train to be reversed. This means that the released energy storage device can allow the first output shaft to move in the opposite direction, driven by the second output shaft. This can be achieved by simple reconfiguration measures, for example by installing a reversible energy storage device or a reversible energy storage device, as described in more detail below.

Эти два привода могут быть электродвигателями.These two drives can be electric motors.

Эти два привода, вовлекающее во вращение устройство и удерживающее устройство при необходимости выполнены с возможностью скоординированного управления таким образом, чтоThese two drives, the rotating device and the holding device are optionally configured to be controlled in a coordinated manner such that

в первом состоянии второй привод может перемещать второй выходной вал в направлении ко второму из указанных двух конечных положений, а энергия, таким образом, может быть введена в накапливающее энергию устройство, в частности, при этом первый выходной вал при этом не перемещается,in the first state, the second drive can move the second output shaft towards the second of said two end positions, and energy can thus be input into the energy storage device, in particular without the first output shaft being moved,

в последующем втором состоянии по меньшей мере одно удерживающее устройство может удерживать энергию в накапливающем энергию устройстве, а первый привод может затем перемещать деталь между ее конечными положениями,in a subsequent second state, the at least one holding device can hold energy in the energy storage device, and the first drive can then move the part between its end positions,

в последующем третьем состоянии, в котором оба привода повреждены, удерживающее устройство может высвободить энергию из накапливающего энергию устройства, в результате чего второй выходной вал может быть перемещен в направлении первого конечного положения и обеспечивается возможность вовлечения во вращение первой силовой передачи для перемещения в направлении первого конечного положения.in a subsequent third state in which both actuators are damaged, the holding device may release energy from the energy storage device, causing the second output shaft to be moved toward the first end position and allowing the first power train to be rotated to move toward the first end position. provisions.

В этом варианте реализации настоящего изобретения энергия в накапливающем энергию устройстве может быть введена исключительно путем перемещения второй силовой передачи, в то время как первая силовая передача остается пассивной.In this embodiment of the present invention, energy in the energy storage device can be introduced solely by moving the second power train while the first power train remains passive.

Альтернативно в первом состоянии оба привода могут быть приведены в действие, т.е. активированы и могут перемещаться таким образом, что оба выходных вала перемещаются в направлении ко второму из указанных двух конечных положений, в результате чего энергия может быть введена в накапливающее энергию устройство. Преимущество этого варианта реализации может состоять в том, что способ введения энергии осуществляется очень быстро, поскольку отсутствует необходимость выполнять любой обратный ход для одной только второй силовой передачи. При введении энергии деталь может быть одновременно перемещена в ее открытое или закрытое положение, в зависимости от того, является ли второе конечное положение открытым или закрытым положением.Alternatively, in the first state both drives can be driven, i.e. activated and movable such that both output shafts move toward the second of said two end positions, whereby energy can be introduced into the energy storage device. An advantage of this embodiment may be that the energy injection method is carried out very quickly, since there is no need to perform any return stroke for the second power train alone. When energy is applied, the part may be simultaneously moved to its open or closed position, depending on whether the second end position is an open or closed position.

В еще одном варианте реализации в первом состоянии при перемещении первого выходного вала в направлении ко второму из указанных двух конечных положений, при разряженном накапливающем энергию устройстве и задействованном удерживающем устройстве, первый выходной вал может нести с собой второй выходной вал таким образом, что выходные валы связаны друг с другом. Таким образом, энергия из первого выходного вала может быть введена во второй выходной вал и передана в накапливающее энергию устройство.In yet another embodiment, in a first state, when the first output shaft is moved toward the second of said two end positions, with the energy storage device discharged and the holding device engaged, the first output shaft may carry with it the second output shaft such that the output shafts are coupled together. Thus, energy from the first output shaft can be input to the second output shaft and transferred to the energy storage device.

Кроме того, согласно одному варианту реализации настоящего изобретения удерживающее устройство может удерживать второй выходной вал во втором состоянии и, таким образом, удерживать накапливающее энергию устройство в состоянии, в котором энергия остается в накапливающем энергию устройстве. Если, например, накапливающее энергию устройство содержит пружину, пружина может быть растянута во втором состоянии, а удерживающее устройство затем может удерживать второй выходной вал в положении, в котором пружина не может быть освобождена. Таким образом, накапливающее энергию устройство и второй выходной вал могут находиться в указанном однозначном состоянии одновременно.In addition, according to one embodiment of the present invention, the holding device can hold the second output shaft in a second state and thereby hold the energy storage device in a state in which energy remains in the energy storage device. If, for example, the energy storage device includes a spring, the spring may be stretched in a second state and the holding device may then hold the second output shaft in a position in which the spring cannot be released. Thus, the energy storage device and the second output shaft can be in said unique state simultaneously.

Если каждая силовая передача относится к ее собственному удерживающему устройству, эти силовые передачи могут быть задействованы независимо друг от друга. Например удерживающее устройство первой силовой передачи может обеспечить возможность того, что перемещаемая деталь также удерживается в указанном положении, противостоя влиянию внешних факторов, так что достигнута фиксация положения. Однако для препятствованию работе одного привода против удерживающего устройства другого привода, если один привод непреднамеренно действует через удерживающее устройство другого привода, оба удерживающих устройства должны быть открыты.If each power train is assigned to its own holding device, these power trains can be operated independently of each other. For example, the holding device of the first power train can ensure that the moving part is also held in a specified position, resisting the influence of external factors, so that position fixation is achieved. However, to prevent one actuator from operating against the restraining device of another actuator if one actuator inadvertently operates through the restraining device of the other actuator, both restraining devices must be open.

Для обеспечения как можно меньшего размера удерживающих устройств согласно одному варианту реализации настоящего изобретения удерживающее устройство может действовать непосредственно на ведущий вал привода или вал, соединенный непосредственно с ведущим валом, или вал, который находится в непосредственной близости к нему и опирается на него.To ensure that the holding devices are as small as possible, according to one embodiment of the present invention, the holding device may act directly on the drive shaft of the drive or a shaft connected directly to the drive shaft, or a shaft that is in close proximity to and supported by it.

Согласно одному варианту реализации настоящего изобретения удерживающее устройство или удерживающие устройства могут быть электромагнитным тормозом.According to one embodiment of the present invention, the holding device or holding devices may be an electromagnetic brake.

Накапливающее энергию устройство может быть связано прямо или косвенно со вторым выходным валом, выполненным с возможностью отсоединения неразрушающим способом, для обеспечения возможности его заменены или реверсирования. В зависимости от конструкции исполнительного механизма и его целевого использования, различные накапливающие энергию устройства с большей или меньшей энергоемкостью, таким образом, могут использоваться, или может быть изменено направление вращения, в котором действует накапливающее энергию устройство.The energy storage device may be coupled directly or indirectly to the second output shaft, which is non-destructively detachable to allow replacement or reversal. Depending on the design of the actuator and its intended use, different energy storage devices with greater or less energy capacity can thus be used, or the direction of rotation in which the energy storage device operates can be changed.

В этом отношении оптимальным является вариант реализации, в котором при одном и том же вовлекающем во вращение устройстве второй выходной вал может увлекать за собой первый выходной вал в противоположных направлениях вращения, при этом направление вращения зависит от направления вращательного эффекта накапливающего энергию устройства. Следовательно, вовлекающее во вращение устройство может использоваться независимо от того, реверсировано или не реверсировано направление вращательного эффекта. Это может обеспечить высокую гибкость использования исполнительного механизма согласно настоящему изобретению.In this regard, an optimal embodiment is in which, with the same rotating device, the second output shaft can drag the first output shaft in opposite directions of rotation, the direction of rotation depending on the direction of the rotational effect of the energy storage device. Therefore, the rotation-inducing device can be used regardless of whether the direction of the rotation effect is reversed or not. This can provide high flexibility in the use of the actuator according to the present invention.

Согласно одному варианту реализации настоящего изобретения накапливающее энергию устройство может быть связано со вторым выходным валом в двух различных положениях, и в первом положении может быть обеспечена возможность того, что первый выходной вал может быть прижат к одному конечному положению, а во втором положении он может быть прижат к противоположному конечному положению. Следовательно, пользователь исполнительного механизма не нуждается в различных накапливающих энергию устройствах для изменения направления вращательного эффекта накапливающего энергию устройства, но может использовать одно и то же накапливающее энергию устройство, которое он удаляет из исполнительного механизма и устанавливает в отличающемся положении. Таким образом, исполнительный механизм согласно настоящему изобретению может быть совершенно универсальным в использовании.According to one embodiment of the present invention, the energy storage device may be coupled to the second output shaft in two different positions, and in the first position it may be possible for the first output shaft to be pressed to one end position, and in the second position it may be pressed to the opposite end position. Therefore, the user of the actuator does not need different energy storage devices to change the direction of the rotational effect of the energy storage device, but can use the same energy storage device, which he removes from the actuator and installs in a different position. Thus, the actuator according to the present invention can be completely universal in use.

Согласно одному варианту реализации настоящего изобретения первое положение накапливающего энергию устройства отличается от второго положения, в котором накапливающее энергию устройство может быть перевернуто на 180° и, таким образом, связано со вторым выходным валом не на передней стороне, а на задней стороне. Это может обеспечить простое крепление накапливающего энергию устройства, которое, например, имеет гнездо для вала на своих противоположных сторонах, посредством которого оно, например, согласуется непосредственно со вторым выходным валом.According to one embodiment of the present invention, the first position of the energy storage device is different from the second position in which the energy storage device can be rotated 180° and thus coupled to the second output shaft on the rear side rather than on the front side. This can provide a simple attachment of the energy storage device, which, for example, has a shaft seat on its opposite sides, by means of which it, for example, aligns directly with the second output shaft.

Первый и второй выходные валы могут быть выполнены с возможностью соединения в направлении вращения посредством упорных поверхностей, которые входят в контакт друг с другом. Это обеспечивает возможность очень простого способа достижения вовлечения во вращение.The first and second output shafts may be configured to be connected in the direction of rotation by means of thrust surfaces that come into contact with each other. This provides a very simple way to achieve rotational engagement.

Таким образом, упорные поверхности могут быть обеспечены на противоположных торцевых поверхностях зубчатых колес или первого и второго выходных валов. Такая передача крутящего момента через торцевые поверхности может привести к уменьшению требуемого радиального пространства.Thus, thrust surfaces may be provided on opposing end surfaces of the gears or the first and second output shafts. This transmission of torque through the end surfaces can result in a reduction in the required radial space.

Наиболее экономичный вариант реализации для конфигурации вовлекающего во вращение устройства может включать в себя обеспечение упорных поверхностей в виде выступов или штифтов на зубчатых колесах или выходных валах. В частности, вариант реализации, включающий в себя соединительные штифты на торцевых поверхностях зубчатых колес, может быть предпочтительным в отношении стоимости, поскольку в этом случае необходимо только обеспечить соответствующие отверстия в зубчатых колесах, что приводит к высокой гибкости в отношении расположения штифтов. Для других исполнительных механизмов, которые предназначены для покрытия других угловых диапазонов, штифты могут использоваться на одних и тех же зубчатых колесах, только с иным расположением отверстий.The most economical embodiment for the rotating device configuration may include providing thrust surfaces in the form of projections or pins on the gears or output shafts. In particular, an embodiment including connecting pins on the end surfaces of the gears may be advantageous in terms of cost since it is then only necessary to provide corresponding holes in the gears, resulting in high flexibility regarding the location of the pins. For other actuators that are designed to cover other angular ranges, the pins may be used on the same gears, just with a different hole arrangement.

Если упорные поверхности первой и второй силовых передач входят в контакт друг с другом, т.е. если конечное положение достигнуто, упорные поверхности, которые не находятся в контакте друг с другом, должны быть отдалены друг от друга на угловое расстояние по меньшей мере 180°, чтобы обеспечить указанную выше гибкость использования исполнительного механизма согласно настоящему изобретению. Угловое расстояние по меньшей мере 180° позволяет разделить теоретический полный диапазон перемещения на две секции, каждая из которых составляет по меньшей мере 90°, что, например, обеспечивает возможность перемещения заслонок в угловом пространстве между 0° и 90° и вариативного перемещения либо в одном, либо в другом направлениях посредством накапливающего энергию устройства.If the thrust surfaces of the first and second power transmissions come into contact with each other, i.e. if the final position is reached, the abutment surfaces that are not in contact with each other must be separated by an angular distance of at least 180° to provide the above-mentioned flexibility of use of the actuator according to the present invention. An angular distance of at least 180° allows the theoretical full range of movement to be divided into two sections, each of which is at least 90°, allowing, for example, the ability to move dampers in an angular space between 0° and 90° and variably move either in one , or in other directions by means of an energy-storing device.

Как уже кратко указано выше, накапливающее энергию устройство может содержать по меньшей мере один упругий пружинный элемент; альтернативно могут быть обеспечены несколько пружинных элементов, в частности, пружин сжатия, расположенных симметрично вокруг второго выходного вала. Второй выходной вал также может быть симметрично нагружен благодаря симметричному расположению, что, кроме того, может увеличить срок службы исполнительного механизма согласно настоящему изобретению.As already briefly mentioned above, the energy storage device may comprise at least one elastic spring element; alternatively, several spring elements, in particular compression springs, can be provided, arranged symmetrically around the second output shaft. The second output shaft can also be symmetrically loaded due to the symmetrical arrangement, which can further increase the service life of the actuator according to the present invention.

Пружины сжатия также могут быть связаны со вторым выходным валом попарно посредством общего элемента таким образом, что несколько пружин сжатия могут действовать одновременно.The compression springs may also be coupled to the second output shaft in pairs via a common member such that multiple compression springs may operate simultaneously.

Если элементом является зубчатая рейка, которая имеет зубья для зубчатой передачи, она может регулироваться в осевом направлении таким образом, что второй выходной вал может быть соединен с накапливающим энергию устройством посредством зубчатого колеса, которое зацепляется с указанной зубчатой рейкой.If the element is a rack that has teeth for gearing, it can be adjusted in an axial direction such that the second output shaft can be connected to the energy storage device by means of a gear that meshes with said rack.

Гибкость использования и компактность исполнительного механизма согласно настоящему изобретению могут быть увеличены за счет того, что накапливающее энергию устройство может быть спроектировано в виде отдельного, закрытого снаружи сборочного узла. В этом сборочном узле могут быть размещены несколько пружинных элементов. Точка сцепки, посредством которой накапливающее энергию устройство связано рассоединяемым способом со вторым выходным валом, может быть доступна с противоположных сторон, т.е. с передней и задней стороны. Одним примером такой точки сцепки является втулка, обеспеченная в накапливающем энергию устройстве, которая может быть доступна с обеих сторон, и посредством который крутящий момент может быть введен в накапливающее энергию устройство, независимо от того, связано ли накапливающее энергию устройство со вторым выходным валом на передней стороне или задней стороне.The flexibility and compactness of the actuator of the present invention can be increased by designing the energy storage device as a separate, externally enclosed assembly. Several spring elements can be placed in this assembly. The coupling point by which the energy storage device is releasably coupled to the second output shaft may be accessible from opposite sides, i.e. from the front and back. One example of such a coupling point is a bushing provided in the energy storage device, which can be accessed from both sides, and through which torque can be introduced into the energy storage device, regardless of whether the energy storage device is coupled to the second output shaft on the front side or back.

Выходные валы с их зубчатыми колесами могут быть спроектированы за одно целое или как отдельные детали, и в каждом случае только для секций выходного вала могут быть образованы зубчатые колеса, к которым, в свою очередь, могут быть прикреплены другие секции выходного вала для того, чтобы вместе образовать весь выходной вал. Таким образом, термин "выходной вал" не требует, чтобы он был встроенной частью, которая спроектирована отдельно от соответствующего зубчатого колеса.Output shafts with their gears can be designed as a single unit or as separate parts, and in each case only gears can be formed for sections of the output shaft, to which, in turn, other sections of the output shaft can be attached in order to together form the entire output shaft. Thus, the term "output shaft" does not require that it be an integral part that is designed separately from the corresponding gear.

Для достижения желательного времени возврата при возвращении детали в ее желательное первое конечное положение и, таким образом, чтобы все части не подвергались чрезмерному напряжению из-за резкого высвобождения энергии при ударе концевого упора, один или оба из приводов, которые могут быть электроприводами, могут использоваться в качестве генераторов, в которые они превращаются. В результате, указанные генераторы могут использоваться в качестве гибких, вариативно регулируемых тормозов или демпферов, посредством которых можно регулировать скорость перемещений и полного времени возврата при высвобождении накапливающего энергию устройства.To achieve the desired return time when returning the part to its desired first end position and so that all parts are not subjected to undue stress due to the sudden release of energy upon impact of the end stop, one or both of the actuators, which may be electric actuators, may be used as generators into which they turn. As a result, these generators can be used as flexible, variably adjustable brakes or dampers, by means of which the speed of movement and the total return time when releasing the energy storage device can be adjusted.

Электроэнергия, генерируемая в генераторе, может использоваться для питания управляющих электронных средств. Это означает, что в первый момент времени после отказа системы питания средства управления "обесточены", в результате чего удерживающее устройство может быть открыто. Затем накапливающее энергию устройство может снова привести в действие выходной вал и, таким образом, также привести в действие генератор. Электроэнергия, генерируемая генератором, может "оживить" средства управления, которые, в свою очередь, могут обнаружить возврат пружины и "регулировать" скорость указанного возврата.The electricity generated in the generator can be used to power control electronics. This means that for the first time after a power failure, the controls are "de-energized" and as a result the holding device can be opened. The energy storage device can then drive the output shaft again and thus also drive the generator. The electrical power generated by the generator can "animate" the controls, which in turn can detect spring return and "adjust" the rate of said return.

Однако выходная энергия, обеспеченная накапливающим энергию устройством, может быть значительно выше, чем это требуется для электронных средств, и может привести к выбросам напряжения, которые, в свою очередь, могут повредить управляющую электронику.However, the output energy provided by the energy storage device can be significantly higher than what is required for the electronics and can result in voltage surges, which in turn can damage the control electronics.

Часть избыточной энергии может быть автоматически преобразована в тепло в обмотках двигателя. Большая часть избыточной электроэнергии может быть преобразована в тепло в тормозном сопротивлении.Some of the excess energy can be automatically converted into heat in the motor windings. Most of the excess electrical energy can be converted into heat in the braking resistor.

Согласно второму аспекту настоящего изобретения обеспечен сборочный узел с исполнительным механизмом согласно первому аспекту настоящего изобретения и деталью, перемещаемой этим механизмом, которая является, например, заслонкой клапана или вентиляционной заслонкой.According to a second aspect of the present invention, an assembly is provided with an actuator according to the first aspect of the present invention and a part moved by the mechanism, which is, for example, a damper blade or a ventilation blade.

Дополнительно признаки и преимущества настоящего изобретения объяснены в следующем ниже описании и сопроводительных чертежах, на которые сделана ссылка. На чертежах:Further features and advantages of the present invention are explained in the following description and the accompanying drawings, to which reference is made. On the drawings:

на ФИГ. 1 показан вид в перспективе одного варианта реализации исполнительного механизма согласно настоящему изобретению и сборочного узла согласно настоящему изобретению;in FIG. 1 is a perspective view of one embodiment of an actuator according to the present invention and an assembly according to the present invention;

на ФИГ. 2 схематично показан вид части исполнительного механизма вместе с накапливающим энергию устройством, без наружного корпуса;in FIG. 2 is a schematic view of a part of the actuator together with the energy storage device, without the outer housing;

на ФИГ. 3 показан вид в перспективе исполнительного механизма согласно настоящему изобретению с видом в разрезе, показывающим накапливающее энергию устройство;in FIG. 3 is a perspective view of an actuator according to the present invention with a sectional view showing an energy storage device;

на ФИГ. 4 схематически показан частично прозрачный вид в перспективе с вовлекающем во вращение устройством, используемым вместе с исполнительным механизмом согласно настоящему изобретению;in FIG. 4 is a schematic, partially transparent perspective view of a rotation driving device used in conjunction with an actuator according to the present invention;

на ФИГ. 5 схематически показан вид вовлекающего во вращение устройства, в котором первый выходной вал находится в первом конечном положении или близок к нему, а накапливающее энергию устройство нагружено;in FIG. 5 is a schematic view of a rotation driving device in which the first output shaft is at or near a first end position and the energy storage device is loaded;

на ФИГ. 6 показан вид вовлекающего во вращение устройства по ФИГ. 5, на котором первый выходной вал находится в противоположном, т.е. втором конечном положении;in FIG. 6 is a view of the rotation driving device of FIG. 5, in which the first output shaft is in the opposite direction, i.e. second end position;

на ФИГ. 7 показан вид вовлекающего во вращение устройства по ФИГ. 5 с накапливающим энергию устройством, действующим в противоположном направлении относительно варианта реализации по ФИГ. 5, перед нагрузкой накапливающего энергию устройства;in FIG. 7 is a view of the rotation driving device of FIG. 5 with an energy storage device operating in the opposite direction to the embodiment of FIG. 5, before loading the energy storage device;

на ФИГ. 8 показан вид вовлекающего во вращение устройства по ФИГ. 7 с нагруженным накапливающим энергию устройством; иin FIG. 8 is a view of the rotation driving device of FIG. 7 with a loaded energy storage device; And

на ФИГ. 9 показан вид вовлекающего во вращение устройства по ФИГ. 7 с первым выходным валом в первом конечном положении.in FIG. 9 is a view of the rotation driving device of FIG. 7 with the first output shaft in the first end position.

На ФИГ. 1 показан узел с отказоустойчивым исполнительным механизмом 10, который может перемещать деталь 12, например клапан или вентиляционную заслонку, между двумя конечными положениями.In FIG. 1 shows an assembly with a fail-safe actuator 10 that can move a part 12, such as a valve or vent, between two end positions.

Исполнительный механизм имеет составной наружный корпус 14 и накапливающее энергию устройство 16, имеющее фланец, или, в более широком смысле, прикрепленное к наружному корпусу 14, которое спроектировано в виде отдельного закрытого снаружи сборочного узла.The actuator has a composite outer housing 14 and an energy storage device 16 flanged or, more generally, attached to the outer housing 14, which is designed as a separate externally enclosed assembly.

Первый и второй электрические приводы 18, 118, показанные на ФИГ. 2, размещены в наружном корпусе 14.The first and second electric drives 18, 118 shown in FIG. 2, are located in the outer housing 14.

Трансмиссия 22, содержащая первую силовую передачу 24 и вторую силовую передачу 26, приводится в действие посредством приводов 18, 118, причем первая силовая передача 24 относится к приводу 18, а вторая силовая передача 26 относится к приводу 118.The transmission 22, comprising a first power train 24 and a second power train 26, is driven by drives 18, 118, the first power train 24 being associated with drive 18 and the second power train 26 being associated with drive 118.

Силовые передачи 24, 26 содержат зубчатые колеса, которые преобразуют крутящий момент, генерируемый приводом 18, 118, и передают его в свою силовую передачу.The power trains 24, 26 contain gears that convert the torque generated by the drive 18, 118 and transmit it to their power train.

Каждая силовая передача 24, 26 может быть зафиксирована отдельным удерживающим устройством, относящимся к ней. Силовая передача 24 имеет удерживающее устройство 82, которое спроектировано в виде электромагнитного тормоза и действует на зубчатое колесо, приводимое в действие непосредственно шестерней привода 18. Это означает, что удерживающее устройство 82 должно удерживать только очень малый крутящий момент и потребляет небольшую подводимую мощность, так что оно может иметь компактную конструкцию и отличается очень низким собственным нагревом. То же самое также относится к удерживающему устройству 182, которое обеспечено для второй силовой передачи 26 и аналогично действует непосредственно на зубчатое колесо, которое также приводится в действие непосредственно шестерней привода 118.Each power train 24, 26 may be secured by a separate holding device associated with it. The power train 24 has a holding device 82 which is designed as an electromagnetic brake and acts on a gear driven directly by the drive gear 18. This means that the holding device 82 only needs to hold very little torque and consumes little power input so that it can have a compact design and has very low self-heating. The same also applies to the holding device 182, which is provided for the second power train 26 and likewise acts directly on the gear, which is also driven directly by the drive gear 118.

Первая силовая передача 24 имеет первое зубчатое колесо 32, которое связано с первым выходным валом 34 или закреплено на нем. Второе зубчатое колесо 36, расположенное параллельно первому зубчатому колесу 32, относится ко второй силовой передачи 26 и также связано со вторым выходным валом 38 или образует его часть.The first power train 24 has a first gear 32 that is coupled to or mounted to the first output shaft 34. A second gear 36, positioned parallel to the first gear 32, is associated with the second power train 26 and is also coupled to or forms part of the second output shaft 38.

Выходные валы 34, 38 расположены соосно друг с другом и завершаются в зубчатых колесах 32, 36.The output shafts 34, 38 are located coaxially with each other and end in gears 32, 36.

Первый выходной вал 34 ведет непосредственно или через другие механические передающие крутящий момент части к ведомой детали 12.The first output shaft 34 drives directly or through other mechanical torque transmitting parts to the driven part 12.

На ФИГ. 4 показано механическое вовлекающее во вращение устройство 40 между первым выходным валом 34 и вторым выходным валом 38. Вовлекающее во вращение устройство 40 реализовано посредством противоположных торцевых поверхностей 42, 44 зубчатых колес 32, 36, причем в данном случае обеспечены упорные поверхности, посредством которых выходные валы 34, 38 могут быть связаны в направлении вращения.In FIG. 4 shows a mechanical rotation driving device 40 between a first output shaft 34 and a second output shaft 38. The rotation driving device 40 is implemented by opposing end surfaces 42, 44 of gears 32, 36, in which case abutment surfaces are provided by which the output shafts 34, 38 can be connected in the direction of rotation.

В показанном примере упорные поверхности образованы выступами, точнее штифтами, которые прикреплены к зубчатым колесам 32, 36 и проходят в осевом направлении относительно них.In the example shown, the thrust surfaces are formed by projections, more precisely pins, which are attached to the gears 32, 36 and extend axially relative to them.

В частности, на зубчатом колесе 36 штифт 46 и штифт 48 введены в соответствующие осевые отверстия.In particular, on the gear 36, a pin 46 and a pin 48 are inserted into respective axial holes.

Эти штифты 46, 48 расположены на одном и том же круговом диаметре вокруг воображаемой центральной оси выходных валов 34, 38. Штифт 50 прикреплен к зубчатому колесу 32, подобным образом он введен, предпочтительно запрессован, в соответствующее осевое отверстие. Оно также расположено на том же самом круговом диаметре, как штифты 46, 48.These pins 46, 48 are located on the same circular diameter around the imaginary central axis of the output shafts 34, 38. The pin 50 is attached to the gear 32 and is similarly inserted, preferably pressed, into a corresponding axial hole. It is also located on the same circular diameter as pins 46, 48.

При необходимости, штифт 50 имеет на противоположных сторонах в периферийном направлении в каждом случае углубление 52, которое является комплементарным наружному диаметру или наружной геометрии штифтов 46, 48, так что когда штифт 50 входит в контакт со штифтом 46 и штифтом 48, в каждом случае имеет место не только линейный контакт, но и плоский контакт.Optionally, the pin 50 has on opposite sides in the peripheral direction in each case a recess 52 that is complementary to the outer diameter or outer geometry of the pins 46, 48 such that when the pin 50 comes into contact with the pin 46 and the pin 48, in each case it has place not only linear contact, but also flat contact.

На ФИГ. 4 также может быть видно, что второй выходной вал 38 является относительно длинным и имеет согласующий паз 54 для пружины, посредством которого он связывается с накапливающим энергию устройством 16.In FIG. 4 it can also be seen that the second output shaft 38 is relatively long and has a matching spring slot 54 through which it is coupled to the energy storage device 16.

Это накапливающее энергию устройство 16 показано в разрезанном состоянии на ФИГ. 3.This energy storage device 16 is shown in a sectioned state in FIG. 3.

Накапливающее энергию устройство 16 имеет так называемую точку 60 сцепки, также показанную на ФИГ. 1, которая спроектирована в виде втулки. Второй выходной вал 38 может быть введен в эту втулку.The energy storage device 16 has a so-called coupling point 60, also shown in FIG. 1, which is designed in the form of a sleeve. A second output shaft 38 may be inserted into this sleeve.

Втулка связана с возможностью передачи крутящего момента с зубчатым колесом 62, которое показано на ФИГ. 3.The sleeve is torque-transmittingly coupled to gear 62, which is shown in FIG. 3.

Это зубчатое колесо зацепляется с двумя диаметрально противоположными зубчатыми рейками 64. Каждая зубчатая рейка 64 имеет пару пружин 66, 68 или 70, 72 сжатия, относящихся к ней, посредством которых может быть сохранена энергия возврата, которая в случае отказа привода 18 обеспечивает перемещение детали 12 в указанное конечное положение, даже если деталь 12 расположена на расстоянии от него.This gear meshes with two diametrically opposed toothed racks 64. Each rack 64 has a pair of compression springs 66, 68 or 70, 72 associated with it, by means of which the return energy can be stored, which, in the event of failure of the drive 18, ensures the movement of the part 12 to the specified end position, even if the part 12 is located at a distance from it.

Верхняя зубчатая рейка 64, показанная на ФИГ. 3, имеет на своем правом конце пластину 74 пружины, прикрепленную к нему, которая упирается в правый конец пружины 68 сжатия. Левый конец пружины 68 сжатия опирается на стенку корпуса.The upper rack 64 shown in FIG. 3 has at its right end a spring plate 74 attached thereto, which abuts the right end of the compression spring 68. The left end of the compression spring 68 rests on the housing wall.

Левый конец верхней зубчатой рейки 64 аналогично несет пластину 76 пружины, которая упирается в правый конец пружины 66 сжатия, причем в данном случае также левый конец пружины 66 сжатия опирается на стенку корпуса.The left end of the upper rack 64 likewise carries a spring plate 76 that bears against the right end of the compression spring 66, and here also the left end of the compression spring 66 bears against the housing wall.

Нижняя зубчатая рейка 64, как показано на ФИГ. 3, содержит относящиеся к ней пружины 70, 72 сжатия, нагруженные в противоположном направлении. Узел подпружиненных реек в целом является точечно симметричным относительно центральной оси выходных валов 34, 38. Это означает, что нижняя зубчатая рейка 64 имеет пластину 78 пружины, которая прикреплена к ней, и которая опирается на левый конец пружины 70 сжатия, в то время как правый конец пружины 70 сжатия опирается на стенку корпуса. Правый конец нижней зубчатой рейки 64 связан с пластиной 80 пружины, которая опирается на левый конец пружины 72 сжатия, причем правый конец пружины 72 сжатия, в свою очередь, опирается на стенку корпуса.The lower rack 64, as shown in FIG. 3, contains related compression springs 70, 72 loaded in the opposite direction. The rack assembly is generally point symmetrical about the central axis of the output shafts 34, 38. This means that the lower rack 64 has a spring plate 78 attached to it, and which bears on the left end of the compression spring 70 while the right the end of the compression spring 70 rests on the housing wall. The right end of the lower rack 64 is coupled to a spring plate 80 which is supported by the left end of the compression spring 72, which in turn is supported by the right end of the compression spring 72 by the housing wall.

Если второй выходной вал 38 перемещается в направлении против часовой стрелки, в результате чего зубчатое колесо 62 аналогично перемещается в направлении против часовой стрелки, верхняя зубчатая рейка 64 перемещается влево и растягивает свои пружины 66, 68 сжатия, а нижняя зубчатая рейка 64 перемещается вправо и растягивает свои пружины 70, 72 сжатия.If the second output shaft 38 moves in a counterclockwise direction, causing the gear 62 to similarly move in a counterclockwise direction, the upper rack 64 moves to the left and stretches its compression springs 66, 68, and the lower rack 64 moves to the right and stretches their springs are 70, 72 compression.

Накапливающее энергию устройство 16 действует только в одном направлении, т.е. в этом случае, установленном на возвращение в исходное состояние пружин сжатия, это вызывает вращение второго выходного вала 38 в направлении по часовой стрелке.The energy storage device 16 operates in one direction only, i.e. in this case, set to reset the compression springs, this causes the second output shaft 38 to rotate in a clockwise direction.

Точка 60 сцепки, образованная втулкой, может быть связана со вторым выходным валом 38 с двух противоположных сторон. Если нижняя сторона накапливающего энергию устройства 16, как показано на ФИГ. 1, является передней стороной, то верхняя сторона, показанная на ФИГ. 1, является задней стороной. Если накапливающее энергию устройство 16 снять вверх со второго выходного вала 38 и перевернуть на 180°, его можно надеть назад на выходной вал 38 его задней стороной. Однако в результате этого переворота накапливающего энергию устройства 16 направление вращения, в котором накапливающее энергию устройство 16 действует на второй выходной вал 38, реверсируется. Затем накапливающее энергию устройство 16 пытается вращать выходной вал 38 в направлении против часовой стрелки.The coupling point 60 formed by the sleeve may be coupled to the second output shaft 38 on two opposite sides. If the bottom side of the energy storage device 16, as shown in FIG. 1 is the front side, then the top side shown in FIG. 1 is the back side. If the energy storage device 16 is lifted upward from the second output shaft 38 and turned 180°, it can be pushed back onto the output shaft 38 with its rear side. However, as a result of this reversal of the energy storage device 16, the direction of rotation in which the energy storage device 16 acts on the second output shaft 38 is reversed. The energy storage device 16 then attempts to rotate the output shaft 38 in a counterclockwise direction.

Если связь накапливающего энергию устройства 18 с выходным валом 38 осуществлена посредством согласующей пружины, в этом случае накапливающее энергию устройство 16 просто должно быть дополнительно повернуто на 180° вокруг центральной оси выходного вала 38, поскольку в результате переворота паз для согласующей пружины перейдет на диаметрально противоположную сторону.If the connection of the energy storage device 18 with the output shaft 38 is carried out by means of a matching spring, in this case the energy storage device 16 simply must be additionally rotated 180° around the central axis of the output shaft 38, since as a result of the revolution the groove for the matching spring will move to the diametrically opposite side .

Чтобы удерживать энергию в накапливающем энергию устройстве 16 и, таким образом, сохранять ее, обеспечено так называемое удерживающее устройство 182, выполненное с возможностью приведения в действие снаружи посредством органа управления (см. ФИГ. 2), которое является альтернативным указанному выше электромагнитному тормозу, например, магнитному пружинному стопору или удерживающему, или геометрически замыкающему соединению некоторого вида. В приведенном в действие состоянии это удерживающее устройство 182 предотвращает поворот второго выходного вала 38 таким образом, что пружины 66, 68, 70, 72 сжатия остаются в их растянутом положении.In order to hold energy in the energy storage device 16 and thus store it, a so-called holding device 182 is provided, capable of being actuated externally by means of a control (see FIG. 2), which is an alternative to the above electromagnetic brake, for example , magnetic spring stop or retaining or geometrically closing connection of some kind. When activated, this retaining device 182 prevents rotation of the second output shaft 38 such that the compression springs 66, 68, 70, 72 remain in their extended position.

Предварительное напряжение пружин сжатия может быть изменено посредством регулировочных винтов 86, показанных на ФИГ. 3, так как пластины 74, 76, 78, 80 пружин могут регулироваться в осевом направлении относительно зубчатых реек 64 посредством этих регулировочных винтов 86, поскольку посредством этих регулировочных винтов 86, которые ввинчиваются более или менее глубоко в торцевую поверхность зубчатых реек 64, они раздвигаются на большее или меньшее расстояние в направлении от них. Гайки 88 обеспечены на регулировочных винтах 86 в качестве ограничителей для пластин 74, 78 пружин. Для пластин 76, 80 пружин в качестве ограничителей действуют головки самих винтов.The preload of the compression springs can be changed by adjusting screws 86 shown in FIG. 3, since the spring plates 74, 76, 78, 80 can be adjusted axially relative to the racks 64 by means of these adjusting screws 86, since by means of these adjusting screws 86, which are screwed more or less deeply into the end surface of the racks 64, they are moved apart to a greater or lesser distance in the direction from them. Nuts 88 are provided on the adjusting screws 86 as stops for the spring plates 74, 78. For spring plates 76, 80, the heads of the screws themselves act as limiters.

Регулировка посредством регулировочных винтов 86 также важна, поскольку выходной вал 34 не всегда может находиться в соответствующем конечном положении точно в конце своего максимального перемещения; в ином случае небольшие зазоры могут возникать из-за допусков или влияния внешних факторов. Скорее даже теоретически может потребоваться, чтобы выходной вал 34 имел возможность при своем повороте проходить дальше за соответствующее конечное положение на пару градусов, чтобы, например, заслонка клапана с небольшим предварительным напряжением плотно ложилась на седло клапана. Эти соответствующие конечные положения могут быть различными. Например, шаровые клапаны не нуждаются в таком превышающем вращении, в отличие от заслонок.Adjustment by means of the adjusting screws 86 is also important since the output shaft 34 may not always be in its corresponding end position exactly at the end of its maximum travel; Otherwise, small gaps may occur due to tolerances or the influence of external factors. Rather, even theoretically, it may be required that the output shaft 34, when rotated, can extend further beyond the corresponding end position by a couple of degrees, so that, for example, the valve flap fits tightly onto the valve seat with a slight pre-tension. These respective end positions may be different. For example, ball valves do not require as much excess rotation as dampers do.

На ФИГ. 5 показано второе зубчатое колесо 36 и согласующий паз 54 для пружины, который обычно смещен в осевом направлении относительно зубчатого колеса 36, и только нарисован в данном положении для ясности понимания положения второго выходного вала 38.In FIG. 5 shows the second gear 36 and spring matching slot 54, which is typically axially offset relative to the gear 36, and is only drawn in this position for clarity of the position of the second output shaft 38.

С одной стороны, важным являются положения штифтов 46, 48, 50 относительно друг друга, а также тот факт, что указанные два зубчатых колеса 32, 36 в каждом случае имеют зубья, проходящие в угловом пространстве на более чем 180° наружной окружности, такие как зубья зубчатого колеса, проходящие по всей окружности, т.е. более 360°.On the one hand, the positions of the pins 46, 48, 50 relative to each other are important, as well as the fact that the two gears 32, 36 in each case have teeth extending in the angular space over more than 180° of the outer circumference, such as the teeth of a gear wheel running around the entire circumference, i.e. more than 360°.

Штифты 46, 48 зубчатого колеса 36 разделены относительно центральной оси большим углом а, который является настолько большим, что упорные поверхности 90, 92 штифтов 48 или 46, которые обращены друг к другу по окружности, разнесены на угловое расстояние по меньшей мере 220°. Это угол β. На ФИГ. 5 показано, имеется ли возможность вращения перемещаемой детали до максимальной степени вокруг центральной оси относительно штифтов 46, 48 без ограничения; таким образом, штифт 50 может перемещаться в пределах углового диапазона больше чем 180° относительно штифтов 46, 48, в этом случае в направлении по часовой стрелке и в направлении против часовой стрелки, как показано на ФИГ. 5.The pins 46, 48 of the gear 36 are separated relative to the central axis by a large angle a, which is so large that the thrust surfaces 90, 92 of the pins 48 or 46, which face each other circumferentially, are spaced apart by an angular distance of at least 220°. This is the angle β. In FIG. 5 shows whether the movable part can be rotated to a maximum extent around the central axis relative to the pins 46, 48 without limitation; thus, the pin 50 can move within an angular range of greater than 180° relative to the pins 46, 48, in this case in a clockwise direction and in a counterclockwise direction, as shown in FIG. 5.

В положении штифта 48, представленном на ФИГ. 5 пунктирными линиями, второй выходной вал 38 вращается на 90° или несколько больше чем 90° в направлении по часовой стрелке относительно положения, не представленного с пунктирными линиями. В этом положении накапливающее энергию устройство 16 почти пустое и в данное время имеет только низкий крутящий момент, который может быть приложен к первому выходному валу 34.In the position of pin 48 shown in FIG. 5 in dotted lines, the second output shaft 38 rotates 90° or slightly more than 90° in a clockwise direction from a position not represented with dotted lines. In this position, the energy storage device 16 is almost empty and at this time has only a low torque that can be applied to the first output shaft 34.

Принцип действия исполнительного механизма объясняется следующим образом, исходя из этого исходного положения, указанного пунктирными линиями.The operating principle of the actuator is explained as follows, based on this starting position indicated by the dotted lines.

В первом состоянии привод 18 задействован, причем в то же самое время его удерживающее устройство 82 и удерживающее устройство 182, которые были предварительно закрыты, открываются, так что при последующем приведении в действие привода 18 завершенная вторая силовая передача 26 активирована. Второй выходной вал 38 перемещается в направлении против часовой стрелки от первого конечного положения, представленного пунктирными линиями (см. штифт 48 с пунктирными линиями на ФИГ. 5), в противоположное второе конечное положение согласно стрелке на ФИГ. 5, в котором ведомый штифт 50 увлекает штифт 48 в направлении против часовой стрелки. Это означает, что зубчатое колесо 32 перемещает зубчатое колесо 36 и, таким образом, выходной вал 38 вместе с ним. Таким образом, зубчатое колесо 62, а также зубчатые рейки 64 перемещаются в направлении против часовой стрелки таким образом, что пружины сжатия растягиваются. Затем активируется удерживающее устройство 182, чтобы блокировать вторую силовую передачу 26 и, таким образом, второй выходной вал 38. Таким образом, штифты 46, 48 остаются в положении, показанном на ФИГ. 5.In the first state, the drive 18 is activated, and at the same time its holding device 82 and the holding device 182, which were previously closed, are opened, so that when the drive 18 is subsequently operated, the completed second power train 26 is activated. The second output shaft 38 moves in a counterclockwise direction from the first end position represented by the dotted lines (see the dotted line pin 48 in FIG. 5) to the opposite second end position as indicated by the arrow in FIG. 5, in which the driven pin 50 drives the pin 48 in a counterclockwise direction. This means that the gear 32 moves the gear 36 and thus the output shaft 38 along with it. Thus, the gear 62 as well as the racks 64 move in a counterclockwise direction such that the compression springs are stretched. The retaining device 182 is then activated to lock the second power train 26 and thus the second output shaft 38. Thus, the pins 46, 48 remain in the position shown in FIG. 5.

Во время этих перемещений первый привод 18 может оставаться пассивным, а его удерживающее устройство 82 остается закрытым.During these movements, the first actuator 18 may remain passive and its holding device 82 remains closed.

В последующем втором состоянии, в котором удерживающее устройство 82 активируется как прежде, первый привод 18 активируется, и с ним также первая силовая передача 24. Таким образом, зубчатое колесо 32 приводится в действие, так что первый выходной вал 34 может быть перемещен между первым конечным положением и вторым конечным положением, которое представлено на ФИГ. 6. В результате, один или более клапанов или заслонок, например, вентиляционных заслонок в туннеле, открываются и закрываются. Первое конечное положение может быть положением, которое представлено на ФИГ. 5, или может находиться даже дальше в направлении по часовой стрелке, например, в положении трех или примерно четырех часов. В этом втором состоянии освобождается связь 30, т.е. перемещение зубчатого колеса 36 и, таким образом, выходного вала 38 отсутствует во второй силовой передачи. Следовательно, силовые передачи 24, 26 отсоединены друг от друга.In the subsequent second state, in which the holding device 82 is activated as before, the first drive 18 is activated, and with it also the first power train 24. Thus, the gear 32 is driven so that the first output shaft 34 can be moved between the first end position and a second end position, which is shown in FIG. 6. As a result, one or more valves or dampers, such as ventilation dampers in a tunnel, open and close. The first end position may be a position as shown in FIG. 5, or may be even further in the clockwise direction, for example at the three or about four o'clock position. In this second state, connection 30 is released, i.e. the movement of the gear 36 and thus the output shaft 38 is absent in the second power train. Consequently, the power transmissions 24, 26 are disconnected from each other.

Если в третьем состоянии приводы 18, 118 неработоспособны, например, из-за отказа или повреждения системы питания, должно быть обеспечено заданное положение детали 12. В этом случае удерживающие устройства 82, 182 освобождаются автоматически, поскольку в этом случае, например, нагруженный пружиной магнит больше не снабжается энергией, так что пружина удаляет и освобождает соответствующую часть из взаимодействия в относящейся к ней силовой передачи 24, 26. Затем энергия резко высвобождается из накапливающего энергию устройства 16. Другими словами, когда, как показано на ФИГ. 6, например, деталь 12 находится в закрытом состоянии, а штифт 50 расположен между своим вторым конечным положением и, таким образом, опирается на штифт 48, зубчатое колесо 36 вращается в направлении по часовой стрелке, в результате чего штифт 48 увлекает штифт 50 и, таким образом, первый выходной вал 34, и перемещает деталь 12 в ее первое конечное положение.If in the third state the drives 18, 118 are inoperative, for example due to a failure or damage to the power supply system, the specified position of the part 12 must be ensured. In this case, the holding devices 82, 182 are released automatically, since in this case, for example, a spring-loaded magnet is no longer supplied with energy, so that the spring withdraws and releases the corresponding portion from interaction in its associated power train 24, 26. Energy is then abruptly released from the energy storage device 16. In other words, when, as shown in FIG. 6, for example, the piece 12 is in the closed state and the pin 50 is located between its second end position and thus rests on the pin 48, the gear 36 rotates in a clockwise direction, causing the pin 48 to drag the pin 50 and, thus, the first output shaft 34, and moves the part 12 to its first end position.

Нагрузка накапливающего энергию устройства 16 или, в более широком смысле, ввод энергии в накапливающее энергию устройство 16 в первом состоянии также могут быть достигнуты иначе, чем это объяснено выше. Для этой цели приводы 18, 118 просто приводятся в действие иным способом.Loading the energy storage device 16 or, more generally, inputting energy into the energy storage device 16 in the first state may also be achieved differently than explained above. For this purpose, the drives 18, 118 are simply driven in a different way.

Например, в первом состоянии оба привода 18, 118 приводятся в действие, так что обе силовой передачи 24, 26 активируются, и оба выходных вала 34, 38 приходят во вращение отдельно друг от друга. Таким образом, оба удерживающих устройства 82, 182, естественно, открыты. Таким образом, штифт 50 больше не вынужден перемещаться с указанным штифтом 48, как объяснено выше со ссылкой на ФИГ. 5. Таким образом, штифты 48, 50 могут быть расположены на расстоянии друг друга в первом состоянии на угол вращения, но тем не менее штифт 48 перемещается в положение, показанное на ФИГ. 6, и в то же время энергия передается в накапливающее энергию устройство 16.For example, in the first state, both drives 18, 118 are driven such that both power trains 24, 26 are activated and both output shafts 34, 38 are rotated separately from each other. Thus, both holding devices 82, 182 are naturally open. Thus, the pin 50 is no longer forced to move with said pin 48, as explained above with reference to FIG. 5. Thus, the pins 48, 50 may be spaced apart in the first state by an angle of rotation, but still the pin 48 moves to the position shown in FIG. 6, and at the same time, energy is transferred to the energy storage device 16.

Согласно еще одному варианту реализации в первом состоянии приводится в действие только вторая силовая передача 26, т.е. привод 118 перемещает второй выходной вал 38 в направлении против часовой стрелки, как показано на ФИГ. 5 и 6, и, таким образом, вводит энергию в накапливающее энергию устройство 16. В этом состоянии положение штифта 50 остается неизменным.According to another embodiment, in the first state only the second power train 26 is driven, i.e. the drive 118 moves the second output shaft 38 in a counterclockwise direction, as shown in FIG. 5 and 6, and thus inputs energy into the energy storage device 16. In this state, the position of the pin 50 remains unchanged.

Если необходимо изменить направление вращения накапливающего энергию устройства 16, например, поскольку в случае отказа системы питания деталь 12 больше не должна находиться в открытом положении, а, скорее, в закрытом положении, накапливающее энергию устройство 16 снимают после того, как оно полностью или фактически полностью разряжено, а, после того, как оно перевернуто и затем повернуто на 180° вокруг центральной оси точки 60 сцепки, надевают назад на второй выходной вал 38.If it is necessary to change the direction of rotation of the energy storage device 16, for example because in the event of a power system failure, the part 12 no longer needs to be in the open position, but rather in the closed position, the energy storage device 16 is removed after it is completely or substantially completely discharged and, after being inverted and then rotated 180° about the central axis of the coupling point 60, is placed back onto the second output shaft 38.

Однако перед согласованием перевернутого накапливающего энергию устройства 16 второе зубчатое колесо 36 поворачивается на 180° в направлении против часовой стрелки. Затем штифт 46 опирается на штифт 50. Этот поворот второго зубчатого колеса 36 на 180° может быть замечен по положению согласующего паза 54 для пружины на ФИГ. 7.However, before matching the inverted energy storage device 16, the second gear 36 is rotated 180° in a counterclockwise direction. The pin 46 then rests on the pin 50. This 180° rotation of the second gear 36 can be seen from the position of the spring matching slot 54 in FIG. 7.

Для перезарядки накапливающего энергию устройства 16 зубчатое колесо 36 должно быть перемещено в направлении по часовой стрелке, поскольку накапливающее энергию устройство 16 теперь действует в направлении против часовой стрелки. Это перемещение в направлении по часовой стрелке опять же может быть достигнуто тремя различными способами, объясненными выше: либо вращением только зубчатого колеса 36; либо одновременным вращением зубчатых колес 32, 36; либо вращением зубчатого колеса 32 и пассивным вовлечением зубчатого колеса 36 посредством контакта между штифтами 46, 50.To recharge the energy storage device 16, the gear 36 must be moved in a clockwise direction since the energy storage device 16 now operates in a counterclockwise direction. This movement in the clockwise direction can again be achieved in three different ways explained above: either by rotating the gear 36 alone; or by simultaneous rotation of gears 32, 36; or by rotating gear 32 and passively engaging gear 36 through contact between pins 46, 50.

Напряженное состояние накапливающего энергию устройства 16 показано на ФИГ. 8. После ввода энергии в накапливающее энергию устройство 16 и активации удерживающего устройства 182, путем приведения в действие связи 28 деталь 12 опять может быть перемещена между ее двумя конечными положениями, причем это перемещение отображено в символической форме на ФИГ. 9 измененным положением штифта 50 по сравнению с его положением, показанным на ФИГ. 8.The stress state of the energy storage device 16 is shown in FIG. 8. After energy is introduced into the energy storage device 16 and the holding device 182 is activated, by actuating the linkage 28, the part 12 can again be moved between its two end positions, this movement being represented in symbolic form in FIG. 9 by a changed position of the pin 50 compared to its position shown in FIG. 8.

Таким образом, одно из конечных положений может быть осуществлено таким образом, что штифт 50 входит в контакт с одним из этих двух штифтов 46, 48 в зависимости от направления действия накапливающего энергию устройства 16.Thus, one of the end positions can be implemented such that the pin 50 comes into contact with one of the two pins 46, 48 depending on the direction of action of the energy storage device 16.

Естественно, вместо пружин сжатия могут быть обеспечены другие хранящие энергию элементы, например, другие пружины или также гидравлические или пневматические накапливающие энергию устройства.Naturally, instead of compression springs, other energy storage elements can be provided, for example other springs or also hydraulic or pneumatic energy storage devices.

Теоретическая максимальная вращательная подвижность первого выходного вала 34 относительно второго выходного вала 38 также может быть описана таким образом, что, например, если упорная поверхность 90 находится в контакте с упорной поверхностью 94 штифта 50, между противоположной упорной поверхностью 96 штифта 50 и упорной поверхностью 92 существует угловое расстояние по меньшей мере 180°. Естественно, как указано выше, эта подвижность является теоретической подвижностью, если на исполнительный механизм 10 не воздействует деталь 12, т.е. если деталь 12 не имеет никаких ограничителей, которые ограничивают эту максимальную вращательную подвижность.The theoretical maximum rotational mobility of the first output shaft 34 relative to the second output shaft 38 can also be described such that, for example, if the thrust surface 90 is in contact with the thrust surface 94 of the pin 50, there is angular distance of at least 180°. Naturally, as stated above, this mobility is theoretical mobility if the actuator 10 is not affected by the part 12, i.e. if the part 12 does not have any restraints that limit this maximum rotational mobility.

Естественно, штифты 46, 48, 50 также могут быть образованы другими выступами или также могут быть обеспечены непосредственно на выходных валах 34, 38. Кроме того, зубчатые колеса 32, 36 также могут быть выполнены за одно целое с их выходными валами.Naturally, the pins 46, 48, 50 may also be formed by other projections or may also be provided directly on the output shafts 34, 38. In addition, the gears 32, 36 may also be integral with their output shafts.

Электродвигатели приводов 18, 118 могут действовать в качестве генераторов как во время перемещения детали 12 при нормальной работе, так и с активированным накапливающим энергию устройством.The electric motors of the drives 18, 118 can act as generators both during movement of the part 12 during normal operation, and with the energy storage device activated.

В частности, при нормальной работе орган управления может использоваться для регулировки времени обратного хода, необходимого для перемещения детали 12.In particular, during normal operation, the control may be used to adjust the retraction time required to move the part 12.

Claims

1. A fail-safe actuator (10) for moving a part (12) between two end positions, comprising:

first drive (18);

a first power train (24) that is configured to be driven by a first drive (18) having a first output shaft (34) that transmits the movement of the actuator outward toward the part (12);

second drive (118);

a second power transmission (26), which is configured to be driven by a second drive (118) having a second output shaft (38) that runs coaxially with the first output shaft (34),

wherein the first and/or second drive (18, 118) is configured to be selectively activated to drive the first and/or second output shaft (34, 38);

an energy storage device (16) which is connected to the second power train (26);

at least one externally actuatable retaining device (182) that selectively ensures that energy stored in the energy storage device (16) remains in the energy storage device (16) or is released into the second power train (26 );

a mechanical rotating device (40) between the second output shaft (38) and the first output shaft (34), configured in such a way that it

allows the first output shaft (34) to rotate relative to the second output shaft (38) through at least one rotation angle, which is related to the distance between the end positions, if the energy storage device (16) is not released and if the drive moves the first output shaft (34 ) between the end positions, and

ensures that the first output shaft (34) is engaged in rotation by the second output shaft (38) when the energy storage device (16) is released and the drive (18) is faulty in the first of the two end positions,

wherein the first and second output shafts (34, 38) are configured to be connected in the direction of rotation by means of thrust surfaces (90, 92, 94, 96) that come into contact with each other.

2. Fail-safe actuator (10) according to claim 1, in which both drives (18, 118), rotating device (40) and at least one holding device (182) are configured for coordinated control in such a way that In the first state, the second drive (118) moves the second output shaft (38) towards the second of said two end positions, and thus energy is input into the energy storage device (16), in particular the first output shaft (34) at this doesn't move,

in the subsequent second state, at least one holding device (182) holds energy in the energy storage device (16), and the first drive (18) is configured to move the part (12) between its end positions,

in the subsequent third state, in which both actuators (18, 118) are damaged, the holding device (182) releases energy in the energy storage device (16), and, as a result, the second output shaft (38) moves towards the first end position and is provided the possibility of engaging in rotation of the first output shaft (34) in the direction of the first position.

3. The fail-safe actuator (10) according to claim 2, wherein in the first state both actuators (18, 118) operate and both output shafts (34, 38) move towards the second of said two end positions, and the energy, such thus, the energy storage device (16) is driven into the energy storage device (16), or in the first state, the first output shaft (34) is driven in the direction of the second of said two end positions by the first drive (18) with the second drive (118) inactive, the energy storage device is discharged (16) and engaged retaining device (182), carries with it a second output shaft (38).

4. The fail-safe actuator (10) as claimed in any one of the preceding claims, wherein the holding device (182) holds the second output shaft (38) in a second state and thereby holds the energy storage device (16) in a state in which the energy remains in energy storage device (16).

5. The fail-safe actuator (10) as claimed in any one of the preceding claims, wherein each power train is assigned to its own holding device (82, 182), wherein the first power train holding device is activated if the member (12) is to be held in position.

6. The fail-safe actuator (10) as claimed in any one of the preceding claims, wherein the energy storage device (16) is directly or indirectly coupled to the second output shaft and is non-destructively detachable from the second output shaft.

7. The fail-safe actuator (10) according to claim 6, wherein the rotation engaging device (40) is configured such that the second output shaft (38) is configured to drag the first output shaft (34) in opposite directions of rotation, the direction of rotation depends on the direction of the rotational effect of the energy storage device (16).

8. Fail-safe actuator (10) according to claim 7, in which the energy storage device (16) is configured to communicate with the second output shaft (38) in two different positions, while in the first position it is possible to press the first output shaft (34 ) into one end position, and in the second position it is possible to press it into the opposite end position.

9. The fail-safe actuator (10) according to claim 8, wherein the first position differs from the second position in that the energy storage device (16) is inverted through 180° and is thus coupled to the second output shaft (38) at its rear side.

10. Fail-safe actuator (10) according to claim 1, in which thrust surfaces (90, 92, 94, 96) are formed on opposite end surfaces (42, 44) of gear wheels (32, 36) or output shafts (34, 38 ).

11. The fail-safe actuator (10) according to claim 10, wherein, if the thrust surfaces (90, 94; 92, 96) of both the first and second power trains (24, 26) are in contact with each other, the thrust surfaces , which are not in contact with each other, are separated from each other by an angular distance of at least 180°.

12. The fail-safe actuator (10) according to any preceding claim, wherein the energy storage device (16) comprises at least one resilient spring element.

13. The fail-safe actuator (10) according to claim 12, wherein a plurality of spring elements are provided, in particular compression springs (66, 68, 70, 72), arranged symmetrically around the second output shaft.

14. The fail-safe actuator (10) according to claim 13, wherein the compression springs (66, 68, 70, 72) are mechanically coupled to the second output shaft (38) in pairs by means of the same rack (64).

15. The fail-safe actuator (10) of claim 14, wherein the second output shaft (38) is connected to the energy storage device (16) by means of a gear (62), which in turn engages the teeth of the rack (64) .

16. Fail-safe actuator (10) according to any one of claims. 12-15, in which the energy storage device (16) is made in the form of a separate, externally closed assembly unit, which houses several spring elements, and which has a coupling point (60) with a second output shaft (38), which is accessible from opposite sides .

17. Fail-safe actuator (10) according to any previous paragraph, in which both drives (18, 118) are configured to operate as generators for braking the movement of at least one of the power transmissions (24, 26), in particular, implementing damping before reaching the end position.

18. An assembly with an actuator (10) according to any preceding claim and a part (12) moved by the actuator (10), which is, in particular, a valve flap or a ventilation flap.