DE1257466B - Mit umkehrbarer Drehrichtung von einem Impulsgeber steuerbare Antriebsvorrichtung fuer ein Stellglied - Google Patents

Description

• Mit umkehrbarer Drehrichtung von einem Impulsgeber steuerbare Antriebsvorrichtung für ein Stellglied Die Erfindung bezieht sich auf eine mit umkehrbarer Drehrichtung von einem Impulsgeber steuerbare Antriebsvorrichtung für ein Stellglied mit einem Motor und einer Kupplung, über die eine Spindel zur Betätigung des Stellgliedes angetrieben wird.
• Derartige Stellglieder werden vorwiegend in Heizungs- und Lüftungs- sowie Klimaanlagen, aber auch in industriellen Anlagen benutzt, um die Zufuhr eines Heiz- oder Kühlmediums oder eines anderen fließfähigen Energieträgers bestimmten Erfordernissen anzupassen, wobei als Impulsgeber meist ein Wärmefühler dient. In solchen Anlagen werden häufig auch Stellglieder, wie Drosselklappen oder Ventile verwendet, deren Spindeln mit Handgriffen zum manuellen Verändern der Durchflußmenge des Energieträgers versehen sind. Es besteht nun oftmals der Wunsch, eine Anlage oder ein Gerät mit manuell zu betätigendem Stellglied selbsttätig zu steuern oder zu regeln. Dabei treten erhebliche Schwierigkeiten auf, da der Austausch der von Hand zu betätigenden Ventile durch die bekannten Ventile mit motorischem, durch einen Impulsgeber gesteuertem Antrieb in der Regel umständliche bauliche Veränderungen erfordert. In vielen Anlagen, z. B. in Zentralheizungen, bei denen von Hand zu verstellende Ventile im Kreislauf eines Wärmeträgers angeordnet sind, erfordert der nachträgliche Einbau eines motorisch betriebenen Stellgliedes eine zwar vorübergehende, aber trotzdem störende Stillsetzung des Betriebes, ein Entleeren der Anlage und in der Regel auch eine Veränderung der Rohranschlüsse, was mit hohen Kosten und anderen Unzuträglichkeiten verbunden ist. Da überdies viele verschiedene Ventilbauformen in Gebrauch sind, welche sich hinsichtlich der Anordnung und Abmessung der Anschlußstutzen sowie durch ihre Baumaße voneinander unterscheiden, müßten Hersteller und Handel ein sehr umfangreiches Sortiment zur Verfügung halten, um allen Anforderungen zu genügen. Dies bedingt eine Verteuerung der Fertigung und eine umfangreiche Lagerhaltung.
• Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine motorische Antriebsvorrichtung der eingangs genannten Art zu schaffen, die ohne zeitraubende Montagearbeiten und ohne Betriebsunterbrechungen auch nachträglich zur selbsttätigen oder Fernbetätigung eines manuell betätigbaren Stellgliedes mit diesem vereinigt werden kann.
• Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß dadurch gelöst, daß die Spindel des zu betätigenden Stellgliedes als alleiniges Tragglied des Motors dient und der gehäusefeste Teil des Motors gegen Verdrehen über einen bestimmten Winkel hinaus gesichert ist. Die erfindungsgemäße Antriebsvorrichtung kann jederzeit ohne zeitraubende Vorkehrungen und z. B. im Fall einer Zentralheizungsanlage ohne Stillsetzung oder Entleerung der Anlage an die vorhandenen Stellglieder, wie Ventile oder Drosselklappen, angesetzt werden. Aber auch bei der Neuerstellung von Anlagen, die von vornherein mit motorisch betriebenen Stellgliedern ausgerüstet werden sollen, ergeben sich erhebliche Einsparungen dadurch, daß die erfindungsgemäße Antriebsvorrichtung in Verbindung mit handelsüblichen, sonst mit einem Handrad ausgestatteten Ventilen geliefert werden kann, deren Anschaffungspreis gering ist. Bei ausgedehnten Anlagen ist die Möglichkeit des einfachen Übergangs von manuell auf motorisch betriebene Ventile besonders vorteilhaft, weil die Frage, welche der Heizkörperventile zweckmäßigerweise mit einer motorischen, selbsttätig arbeitenden Antriebsvorrichtung ausgestattet werden sollen, erst nach Fertigstellung und Inbetriebnahme der Anlage entschieden zu werden braucht. Die erfindungsgemäße Antriebseinrichtung ist auch in Lüftungsanlagen und Warmluftheizungen für die dort gebräuchlichen Stellglieder verwendbar. Schließlich lassen sich mit der erfindungsgemäßen Antriebsvorrichtung auch Fensterklappen, z. B. an Frühbeeten, die durch eine drehbare Spindel zu verstellen sind, zum Zwecke der Temperaturregelung selbsttätig öffnen und schließen.
• Als Impulsgeber kann z. B. ein Wärmefühler bekannter Art mit einem in Abhängigkeit von der Temperatur des zu beheizenden Raumes gesteuerten beweglichen Kontaktglied verwendet werden, das beim Überschreiten des eingestellten Solltemperaturbereiches über einen ersten Gegenkontakt die Antriebsvorrichtung im Schließsinn des Stellgliedes in Bewegung setzt, beim Unterschreiten des Solltemperaturbereiches dagegen über einen zweiten Gegenkontakt eine Bewegung des Stellgliedes im öffnungssinn herbeiführt.
• Um einen kompakten Aufbau der erfindungsgemäßen Antriebsvorrichtung zu erhalten, ist es zweckmäßig, auf der mit der Spindel des Stellgliedes zu verbindenden Arbeitswelle der Antriebsvorrichtung einen Träger für die aus dem Motor und einem Getriebe bestehende Antriebsvorrichtung zu lagern. Die Arbeitswelle ist mit der Spindel vorzugsweise starr verbunden, wobei die Verbindung über ein Kupplungspaßstück erfolgen kann, welches zwecks Anpassung an Spindelenden unterschiedlicher Form und Abmessungen auswechselbar am Stirnende der Arbeitswelle befestigt -ist. Im Falle der Steuerung der Heizmittelzufuhr zu einem Heizkörper oder einer Heizkörpergruppe einer Zentralheizung kann die Arbeitswelle mit der Spindel eines Heizkörperventils normaler Bauart starr verbunden werden.
• Um ein Verdrehen des gehäusefesten Teils des Motors zu verhindern, können an dem auf der Arbeitswelle gelagerten Träger der Antriebvorrichtung Stützglieder einstellbar befestigt werden, die sich an dem das Stellglied tragenden Bauteil abstützen.
• Um die Spindel und damit das Stellglied erforderlichenfalls auch von Hand verstellen zu können, kann eines der die Kraftübertragung vom Motor auf die Spindel bewirkenden Bauteile, vorzugsweise die Arbeitswelle selbst, mit einer Handhabe versehen werden. Da ein Getriebe mit einem für den vorliegenden Verwendungszweck erforderlichen großen übersetzungsverhältnis selbsthemmend sein kann, ist dieses mit der Handhabe versehene Bauteil mit dem zu seinem Antrieb dienenden Getriebeteil über eine Kupplung verbunden, welches ein vom Antrieb unabhängiges Verdrehen der Arbeitswelle und der damit gekuppelten Spindel gestattet. Das Kupplungsglied kann als Rutschkupplung oder als ausrückbare Zahnkupplung ausgebildet sein. Im letzteren Fall ist es zweckmäßig, das Kupplungsglied selbst als Handhabe auszubilden und mit einem Innenzahnkranz zu versehen, der axial verschiebbar auf der Arbeitswelle angeordnet ist und durch Axialverschiebung außer Eingriff mit einem vom Motor angetriebenen Zahnrad gebracht werden kann.
• Ein Ausführungsbeispiel der Erfindung wird im folgenden in Verbindung mit einem Heizkörperventil an Hand der Zeichnungen erläutert. Es zeigt F i g. 1 einen Längsschnitt durch die motorische Antriebsvorrichtung und das von dieser betätigbare Ventil gemäß Linie I-I in F i g. 2, F i g. 2 eine Ansicht in Richtung des Pfeiles a in F i g. 1 in kleinerem Maßstab und F i g. 3 eine Einzelheit.
• An einem Stutzen 11, über welchen einem Gliedheizkörper 10 üblicher Bauart Warmwasser zugeführt wird, ist mittels einer Überwurfmutter 13 ein Ventilgehäuse 12 befestigt, welches an eine Verteilerleitung 14 angeschlossen ist. Im Ventilgehäuse 12 ist eine Spindel 15 drehbar gelagert, deren gegen die Verteilerleitung 14 gerichtetes Ende einen prismatischen Mehrkant 16 trägt, während das durch eine Stopfbüchse 17 dicht nach außen .geführte andere Ende mit einem Mehrkant 18 versehen ist. Der Mehrkant 16 greift in eine passende Höhlung eines Ventilgliedes 20 ein, welches eine auf einen Ventilsitz 21 passende konische Stirnfläche 22 hat und an einem Abschnitt seines Umfanges mit einem Gewinde 23 versehen ist. Ein Teil dieses Gewindes ist in ein gleichachsig zur Spindel 15 im Ventilgehäuse 12 vorgesehenes Innengewinde eingeschraubt. Das Ventilglied 20 kann daher durch Drehen der Ventilspindel 15 gegen den Ventilsitz 21 bzw. bei umgekehrtem Drehsinn wieder in die dargestellte Lage bewegt werden. Ventile mit den vorstehend beschriebenen Einzelheiten sind bekannt und handelsüblich; sie werden als sogenannte Radiatorventile in Zentralheizungen benutzt, damit die Heizmittelzufuhr zu einzelnen Heizkörpern oder Heizkörpergruppen mit Hilfe eines Handrades, das eine auf den Mehrkant 18 passende Ausnehmung hat und an diesem durch eine Schraube befestigt ist, dem Wärmebedarf entsprechend von Hand eingestellt werden kann.
• An Stelle eines solchen Handrades ist an der Ventilspindel eine von einem Impulsgeber gesteuerte Antriebsvorrichtung gemäß der Erfindung zum selbsttätigen Verstellen des Ventils befestigt. Diese Vorrichtung weist einen kleinen Elektromotor 24 auf, der über ein gekapseltes Untersetzungsgetriebe 26 und ein Zahnräderpaar 27, 30 eine hohle Arbeitswelle 25 antreibt, deren der Spindel 15 zugekehrtes Stirnende eine den Mehrkant 18 formschlüssig aufnehmende Ausnehmung hat und die mit Hilfe einer in die Gewindebohrung des Mehrkant 18 greifenden Schraube 28 mit der Ventilspindel verbunden ist. Die Arbeitswelle 25 trägt eine Lagerbüchse 31, die in einem Träger 32 sitzt, an dem der Antriebsmotor 24 und das Untersetzungsgetriebe 26 befestigt sind. Durch zwei Schrauben 33 sind an diesem Träger noch zwei winkelförmige Stützlaschen 35 festgeklemmt, welche nach vorübergehendem Lockern der Schrauben 33 derart verschwenkt und/oder in Richtung der Schlitze 36 verschoben werden können, daß sie am Heizkörper 10, am Ventilgehäuse 1e.2 -oder, wie aus F i g. 2 ersichtlich ist, am Stutzen 11 anliegen, um nach dem Anziehen der Schrauben 33 ein Mitdrehen des auf der Arbeitswelle 15 fliegend gelagerten Trägers 32 und der daran befestigten Teile beim Arbeiten des Antriebsmotors zu verhindern.
• Das Zahnrad 30 ist topfförmig gestaltet und hat eine mit dem Zahnrad 27 kämmende Innenverzahnung. Es ist entgegen der Wirkung einer Schraubenfeder 37 auf der Arbeitswelle 25 axial verschiebbar geführt und mit dieser Welle durch Mitnehmerstifte 39, die in Aussparungen eines Wellenflansches 38 eingreifen, drehfest verbunden. Infolge seiner Formgebung kann das Zahnrad 30 auch als Handrad benutzt werden, wobei durch Verschiebung in Richtung des Pfeiles a in F i g. 1 die Innenverzahnung außer Eingriff mit den Zähnen des Getrieberades 27 gebracht und die Arbeitswelle 25 sowie die Ventilspindel 15 unabhängig von der Antriebsvorrichtung verdreht werden kann. An Stelle einer solchen Ausrückkupplung kann auch eine Rutschkupplung bekannter Art verwendet werden, die bei der dargestellten Anordnung zweckmäßigerweise in das Zahnrad 27 einzubauen wäre.
• Um die Antriebsvorrichtung an Ventilspindeln mit Anschlußenden 18 unterschiedlicher Formgebung und Abmessungen anschließen zu können, empfiehlt es sich, wie aus F i g. 3 ersichtlich, die Arbeitswelle 25 mit der Spindel 15 durch ein auswechselbares Kupplungsstück 40 zu verbinden, das drehfest in eine stirnseitige Ausnehmung der Arbeitswelle 25 eingesetzt wird.
• Der Elektromotor 24 kann ein umsteuerbarer Motor, z. B. ein Kurzschlußläufermotor mit Hilfsphase und umpolbaren Wicklungen sein. Besonders bewährt wegen ihres geringen Platzbedarfs haben sich Synchron- oder Spaltpolmotoren, die allerdings nicht umschaltbar sind, und von denen somit einer für jede Drehrichtung vorgesehen werden muß. Die Leistungsaufnahme des Motors kann auf Grund der großen Untersetzung im Getriebe 26 so gering sein, daß der Motor in den Endstellungen der Ventilspindel 15 nicht abgeschaltet zu werden braucht, da sich sein Läufer auf Grund der geringen Stromaufnahme auch in abgebremstem Zustand nicht unzulässig erwärmt. Selbstverständlich kann trotzdem eine Schaltvorrichtung vorgesehen werden, die die Stromzufuhr zum Motor unterbricht, wenn ein durch den Impulsgeber, z. B. einen Thermostaten, eingeleitetes Arbeitsspiel der Ventilspindel beendet ist.

Claims (10)

1. Patentansprüche: 1. Mit umkehrbarer Drehrichtung von einem Impulsgeber steuerbare Antriebsvorrichtung für ein Stellglied mit einem Motor und einer Kupplung, über die eine Spindel zur Betätigung des Stellgliedes angetrieben wird, d a d u r c h g e -kennzeichnet, daß die Spindel (15) des zu betätigenden Stellgliedes (20, 22) als alleiniges Tragglied des Motors (24) dient und der gehäusefeste Teil des Motors gegen Verdrehen über einen bestimmten Winkel hinaus gesichert ist.
2. 2. Vorrichtung nach Anspruch 9., dadurch gekennzeichnet, daß auf der mit der Spindel (15) verbundenen Arbeitswelle (25) der Antriebsvorrichtung ein Träger (32) für die aus dem Motor (24) und einem Getriebe (26) bestehende Antriebsvorrichtung gelagert ist.
3. 3. Vorrichtung zur Steuerung der Heizmittelzufuhr zu einem Heizkörper oder zu einer Heizkörpergruppe einer Zentralheizung, nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Arbeitswelle (25) mit der Spindel (15) eines Heizkörperventils normaler Bauart starr verbunden ist.
4. 4. Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß eines der die Kraftübertragung vom Motor (24) auf die Spindel (15) bewirkenden Bauteile, vorzugsweise die Arbeitswelle (25) selbst, mit einer zur willkürlichen Verstellung der Spindel (15) geeigneten Handhabe (30) versehen ist und daß dieses Bauteil (25) mit dem zu seinem Antrieb dienenden Getriebeteil über ein Kupplungsglied verbunden ist, welches ein vom Antrieb unabhängiges Verdrehen der Arbeitswelle (25) und der damit gekuppelten Spindel (15) gestattet.
5. 5. Vorrichtung nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß das Kupplungsglied als Rutschkupplung an sich bekannter Art ausgebildet ist.
6. 6. Vorrichtung nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß das Kupplungsglied eine ausrückbare Zahnkupplung ist.
7. 7. Vorrichtung nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, daß das Kupplungsglied als Handhabe ausgebildet ist und einen Innenzahnkranz (30) bildet, der axial verschiebbar auf der Arbeitswelle (25) angeordnet ist und durch Axialverschiebung außer Eingriff mit einem vom Motor (24) angetriebenen Zahnrad (27) bringbar ist. B.
8. Vorrichtung nach einem oder mehreren der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß zur Befestigung der Antriebsvorrichtung und zur Verbindung ihrer Arbeitswelle (25) mit der Sipndel (15) eine Schraube (28) dient, deren Schaft sich in einer Axialbohrung der Arbeitswelle (25) befindet und die in ein am Stirnende der Spindel (15) vorhandenes Innengewinde eingeschraubt ist.
9. 9. Vorrichtung nach einem oder mehreren der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die Verbindung der Arbeitswelle (25) mit der Spindel (15) über ein Kupplungspaßstück (40) erfolgt, welches zwecks Anpassung an Spindelenden unterschiedlicher Form und Abmessungen auswechselbar am Stirnende der Arbeitswelle (25) befestigt ist.
10. 10. Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß zur Verhinderung des Verdrehens des gehäusefesten Teiles des Motors (24) an dem Träger (32) Stützglieder (35) einstellbar befestigt sind, die sich an dem das Stellglied (20, 22) tragenden Bauteil (10, 11) abstützen. In Betracht gezogene Druckschriften: Schweizerische Patentschrift Nr. 231314; USA: Patentschrift Nr. 2 509 287; VDI-Zeitschrift Bd. 99 (1957), Nr. 24, S. 1191 u. 1192.