DE2121377C - Motorischer Stellantrieb fur Ventile mit schubkraftabhangiger Endstellungs abschaltung - Google Patents

Description

laubt, dem Ventil eine vorgegebene Zwischenstellung zwischen der voll geöffneten und der voll geschlossenen Stellung zu geben, wobei Schaltnocken verwendet werden. Dieser Schalter ist aber nicht dazu bestimmt, eine Schaltfunktion an einem fremden Gerät auszulösen.

Ziel der Erfindung ist es deshalb, den eingangs genannten motorischen Stellantrieb in der Weise zu verbessern, daß an vorbestimmten Zwischenstellungen des Verschlußstückes Schaltfunktionen ausgelöst werden, die unabhängig von der Endstellungsabschaltung sind.

Zu diesem Zwecke ist der Stellantrieb gemäß der Erfindung dadurch gekennzeichnet, daß das Antriebszahnrad über ein formschlüssiges Getriebe mit zumindest einem drehbar gelagerten Schaltnocken gekuppelt ist, durch den ein zugeordneter Betätigungsschalter unabhängig von dem Schalthebel der Schaltwelle betätigbar ist.

Hierbei ist es zweckmäßig, wenn der Betäügungs- ae schalter auf einer mit dem Gehäuse verbundenen Anschlußplatte angeordnet ist, welche das mit dem Antriebszahnrad über ein Ritzel und eine Welle gekuppelte Getriebe trägt.

Um die Zwischenlage, bei der eine Schaltfunktion as ausgelöst wird, einfach ändern zu können, ist es vorteilhaft, wenn der Schaltnocke·* seiner Winkellage bezüglich des Antriebszahnrac* 'llbar ausgebildet ist.

Außerdem kann in eine .vorzugten Ausführungsform das Getriebe als Schneckengetriebe ausgebildet sein, so daß eine Verdrehung des Schaltnokkens, beispielsweise zur Verstellung der Zwischenstellung, nicht auf das Antriebszahnrad übertragen werden kann.

Gelegentlich ist es erforderlich, den Ventilhub in einen entsprechenden ohmschen Widerstandswert analog umzuformen, um auf diese Weise eine Eingangsgröße fUr einen elektrischen Regler oder beispielsweise für eine elektrische Fernstellungsanzeige zu gewinnen. Zu diesem Zwecke kann auf der Anschlußplatte ein mit dem Getriebe formschlüssig gekuppeltes Potentiometer angeordnet sein.

Die Anordnung kann hierbei mit Vorteil derart getroffen werden, daß sich eine selbsttätige Justierung des Potentiometers sowie des Zwischenstellungsschalters nach einer Verstellung der Ventilspindel von Hand ergibt. Zu diesem Zwecke ist das Potentiometer mit einem den Verdrehwinkel begrenzenden Endanschlag versehen, während das Getriebe eine Rutschkupplung enthält. Wird bei einem solchen Stellantrieb die Ventilspindel nach Lösen der Kupplung mit dem Antrieb von Hand, beispielsweise mittels eines Handrades, verstellt, so dreht sich bei dieser Verstellung der Spindel das Antriebszahnrad und damit das Getriebe nicht mit. Nach Wiederinbetriebnahme des elektrischen Antriebes, des Antriebszahnrades läuft das Potentiometer gegen seinen Endanschlag, worauf die in dem Getriebe angeordnete Rutschkupplung durchschlüpft, bis in der Endstellung wieder die Justierung selbsttätig erreicht ist.

Weitere vorteilhafte Merkmale und Eigenschaften des Gegenstandes der Erfindung ergeben sich aus den übrigen Unteransprüchen.

In der nachfolgenden Beschreibung ist ein in der Zeichnung dargestelltes AusfUhrungsbeispiel erläutert. In der Zeichnung zeigt

F i κ. 1 ein Motorventil mit einem Stellantrieb ge

mäß der Erfindung, in einer Seitenansicht, teilweise, im Scnnitt und teilweise in schematischer Darstellung,

F i g. 2 den motorischen Steilantrieb des Ventils nach F i g. 1 im axialen Schnitt in einer Seitenansicht, in einer Darstellung in einem anderen Maßstab,

Fig. 3 den Stellantrieb nach Fig. 2 im axialen Schnitt in einer Seitenansicht um 90° gedreht und

F i g. 4 den Stellantrieb nach F i g. 3 in der Draufsicht.

Das in F i g. 1 bei 1 schematisch dargestellte Ventil weist ein Verschlußstück 2 auf, das mit einer Ventilspindel 3 verbunden ist, die durch eine Schlingfeder 4 ₍ unverdrehbar gehalten ist, deren Schenkel 5 sich beidseitig gegen eine Säule 6 abstützen, die mit dem Gehäuse des Ventils 1 starr verbunden ist. Die Ventilspindel 3 trägt ein Handrad 7, das es gestattet, die Ventilspindel 3 von Hand zu verdrehen.

Auf den beiden Säulen 6 sitzt ein Gehäuse 8, in dem der motorische Stellantrieb untergebracht ist, und das mit einer abnehmbaren Haube 9 versehen ist.

Der in dem Gehäuse 8 angeordnete Stellantrieb weist eine Spindelmutter 10 auf, die mit der Ventilspindel 3, welche im Bereiche ihres oberen Endes ein Gewinde 11 trägt, zusammenwirkt. Mit der Spindelmutter 10 ist ein Antriebszahnrad 12 starr verbunden, das über ein nicht dargestelltes Ritzel von einem Antriebsmotor 13 angetrieben wird. Beidseitig des Antriebszahnrades 12 sind an der Spindelmutter 10 zwei zylindrische Teile 14 ausgebildet, auf denen lär.gsverschiebliche Kugellager 15 sitzen, die gegen spindelmutterfeste Widerlager 16 in Gestalt von Seegerringen andrückbar sind. Die beiden Kugellager 15 sind gegen parallele Gehäusewände 17 abstützbar und durch diesen zugeordneten Lageransätze 18 radial geführt.

Zwischen den Kugellagern 15 und dem Antriebszahnrad 12 sind jeweils in Drehrichtung mitnehmbare Betätigungsglieder in Gestalt von Nockenringen 19,

20 angeordnet. In dem Gehäuse 8 ist in der Nähe des Antriebszahnrades 12 eine achsparallele Schaltwelle

21 drehbar gelagert, die mit einem Schaltfinger 22 drehfest verbunden ist, welcher mit seinen beiden Schenkeln 22 a, 22 b mit den beiden Nockenringen 19. 20 im Eingriff steht. Die Schaltwelle 21 trägt einen Schalthebel 23, der mit zwei zugeordneten Endstellungsschaltern 24, 25 zusammenwirkt, deren Schaltfedern 24 a, 25 a in den Schwenkbereich des Schalthebels 23 ragen.

Dieser motorische Stellantrieb arbeitet, wie folgt: Läuft das Ventilverschlußstück 2 auf den Ventilsitz auf, so kommt die Ventilspindel 3 zum Stillstand. Die sich weiterdrehende Spindelmutter 10 beginnt auszuwandern und drückt den Nockenring 19 gegen den inneren Laufring des oberen Kugellagers 15, mit dem er reibschlüssig gekuppelt wird. Damit wird der Schenkel 22 des Schaltfingers 22 α in Drehrichtung der Spindelmutter 10 bzw. des Antriebszahnrades 12 mitgenommen, so daß die Schaltwelle 21 verschwenkl witd, was zur Folge hat, daß der dieser Drehrichtung zugeordnete Endstellungsschalter betagt wird, womit der Antriebsmotor 13 abgeschaltet wird.

Die Abschaltung in der anderen Endstellung, bei der die Ventilspindel 3 in eine der maximalen Ventilöffnung entsprechende Anschlagstellung fährt, erfolgt in entsprechender Weise, wobei dann über der Nockenring 20 und den Schenkel 22 b des Schaltfin

gers 22 die Schaltwelle 21 in der entgegengesetzten Drehrichtung verschwenkt wird.

Oberhalb des Gehäuses 8 ist eine Anschlußplatte 26 angeordnet, die mit dem Gehäuse über zwei Säulen 27 verbunden ist und auf der die beiden Endstellungsabschalter 24, 25 angeordnet sind. Die Anschlußplatte 26 ist mit einer Nabe 28 ausgebildet, in der eine Welle 29 drehbar gelagert ist, die durch eine Ringscheibe 30 axial gesichert ist und vier Schaltnokken,31 trägt, denen eine entsprechende Anzahl von Betätigungsschaltern 32, 33 zugeordnet sind. Der Antrieb der Welle 29 geschieht über ein endseitig auf die Welle drehfest aufgesetztes schrägverzahntes Zahnrad 34, das mit einer in zwei Lagerböcken 35 der Anschlußplatte 26 drehbar gelagerten Schnecke 36 eines formschlüssigen Getriebes im Eingriff steht, welches mit dem Antriebszahnrad 12 über eine in dem Gehäuse 8 gelagerte Welle 37 und ein auf dieser Welle sitzendes Ritzel 38 gekuppelt ist. Das erwähnte Getriebe enthält ein mit der Welle 37 verbundenes Zahnrad 39, welches mit einer über eine Welle 40 mit der Schnecke 36 verbundenes Kronenzahnrad 41 in Verbindung steht. Das Kronenzahnrad 41 ist mit seiner Nabe 42, welche mit der Welle 40 verkeilt ist, reibschlüssig mittels Tellerfedern 43 gekuppelt, die sich gegen ein nabenfestes Widerlager in Gestalt einer Ringscheibe 44 abstützen. Bei 45 ist ein Reibring vorgesehen. Die Teile 41 bis 45 bilden eine Rutschkupplung.

Auch die Nockenscheiben 31 sind mit der Welle 29 reibschlüssig gekuppelt. Zu diesem Zweck sind die Nockenscheiben 31 mit der Welle 29 über beiderseits angeordnete Tellerfedern 46 und Greifringe 47 verbunden. Dies gestattet es, die Nockenscheiben 31 nach Überwindung eines bestimmten, durch die Vorspannung der Tellerfedern 46 vorgegebenen Reibungsmomente unabhängig voneinander stufenlos auf der Welle 29 zu verstellen. Das zur Verstellung erforderliche Drehmoment ist wesentlich größer als das zur Schalterbetätigung erforderliche Moment, so daß ein unbeabsichtigtes Verstellen der Nockenscheiben ausgeschlossen ist. Da die Welle 29 über das Zahnrad 34 mit der Schnecke 36 gekuppelt ist, erfolgt bei der Verstellung der Nockenscheiben 31 keine Verdrehung der Welle 37, so daß die Verstellung in einfacher Weise vorgenommen werden kann.

Auf der Anschlußplatte 26 ist außerdem ein Potentiometer 48 angeordnet, dessen Antriebswelle 49 über ein schrägverzahntes Ritzel 50 mit der Schnecke 36 im Eingriff steht.

Das Potentiometer 48 weist eine nicht weiter dar-

gestellte ^! Drehwinkelbegrenzungseinrichtung in Ge stalt von den Verdrehwinkel begrenzenden Endan schlagen auf, durch die der Drehbereich der Potentio meterwelle 49 auf vorzugsweise 270° begrenzt ist S Diese Endanschläge können beispielsweise durcl einen Stift in der Potentiometerwelle 49 und einet entsprechenden zugeordneten Anschlag an beidei Grenzen des Drehbereiches in dem Potentiometerge häuse gebildet sein.

ο Das Potentiometer 48 wird bei einer Verdrehunj der Spindelmutter 10 und damit einer axialen Ver Schiebung der Ventilspindel 3 synchron mit deir Dreh bewegung der Spindelmutter 10 verstellt, so daß dei Hub der Spindel 3 analog in einen elektrischer

Widerstandswert umgeformt wird, der beispielsweis« für eine Fernanzeige der Ventilspindelstellung unc damit der öffnung des Ventils oder als Eingangsgröße für einen Regler verwendet werden kann Durch entsprechende Wahl der Übersetzungen zwi-

ao sehen den Zahnrädern 39, 41 bzw. 12, 38 kann dei Ventilhub des Verschlußstückes 2 dem Drehwinkelbereich des Potentiometers 48 angepaßt werden, was bedeutet, daß bei vollem Durchlaufen des Ventilhubes eine Verdrehung der Potentiometerwelle 49 um

as den vorbestimmten Drehwinkelbereich von vorzugsweise 270° erfolgt.

Die Übersetzung zwischen der Schnecke 36 und dem auf der Welle 29 sitzenden Zahnrad 34 ist so gewählt, daß sich eine entsprechende Verstellung der

Nockenscheiben 31 bei Durchlaufen des Ventilhnbes ergibt, so daß an bestimmten eingestellten Zwischenlagen Schaltfunktionen durch die Betätigungsschalter 32, 33 ausgelöst werden.

Im Bedarfsfalle kann das Verschlußstück 2 mittels

des Handrades? von Hand verstellt werden. Bei diesel Hubbewegung, bei der das Antriebszahnrad 12 nichl mitgedreht wird, erfolgt keine Verdrehung der Nokkenscheiben 31 oder der Potentiometerwelle 49. Wird nach der Handverstellung der elektrische Antrieb des

Antriebszahnrades 12 wieder eingeschaltet, so wird die Potentiometerwelle 49 nach kurzer Zeit ciurct den den Vcrdrehwinke! begrenzenden Endanschla§ an einer Weiterdrehung gehindert Dies hat zui Folge, daß die Rutschkupplung 41 bis 45 wirksair

wird, so daß eine erneute selbsttätige Justierung er folgt, indem sich die Welle 37 gegenüber der feststehenden Schnecke 36 um einen Winkelbereich ver dreht, der ausreicht, daß sich wieder die normale win kelgerechte Zuordnung zwischen der Welle und dei

Schnecke 36 ergibt

Hierzu 2 Blatt Zeichnungen

Claims (8)

121377 3 2 8 Stellantrieb nach Anspruch 7, dadurch ß di Ru^UPgjnf£± Patentansprüche: SSff SFÄer Na^ ^

1. Motorischer Stellantrieb für Ventile mit S^S^Sn eini R^Sche*«) der fS# schubkraftabhängiger Endstellungsabschaltung, 5 Federkraft gegen en ^ bei dem eine mit dem Verschlußstück gekuppelte, angedrucKi ist. ^ unverdrehbar geführte Gewindespindel durch

eine zugeordnete, motorisch verdrehbare Spindelmutter axial bewegbar ist, und die starr mit einem
Antriebszahnrad verbundene Spindelmutter an »°

einem zylindrischen Teil über beidseitig des An- _r_„_enstant, _der Erfindung ist ein motorischer tnebszahnrades angeordnete, gegen spindel- Gegenstam^aeT .^B schubkraftabhängiger mutterfeste Widerlager aridrückbare und auf den Stellantrieb fm \entik. mi:*. ψ? zylindrischen Teil längsverschiebiiche Kugellager EndsteLlimgsaDschai.ung, bei deneine mit aem Vergelagert ist, die gegef zwei parallele Gehäuse- « schlußstück gekaperte.^SgSSSLfmoS isSl wände abstützbar und an diesen radial geführt windespmdel dureft eine ^zug;°^r" '. · J^ sind, wobei die unter Wirkung der auf die Gewin- . verdrehbare Spinoelmutte r a«al ^™^™* despindel wirkenden Schubkraft auswandernde, die starr mit einem An n^szah^nr^ verbu -dene umlaufende Spindelmutter nach einem kurzen Spindel««:«* ».^. ^^^^,^ΪΓ .5Jj vorbestimmten Auswanderungsweg in beiden Be- *« seitig A-s Antnebsadinrades ^^eordnete egen wegungsrichtungen mit je einem koaxial zu ihr spindcimutterfeste Widerlager «f™«™« ^J"* frei drehbar gelagerten und in Drehrichtung mit- den ,y«ndi.schen Teil ^Ιω^^^Οώ£?ν aS nehmbaren Betätigungsglied selbsttätig kuppelbar gelagert -st, die gegen ₂we, Ρ?™]!*°^^β^ ist, das in Abhängigkeit von der Mitnahme-Dreh- abstützDar und an diesen radial &™£J^;™* bewegung mit einem Endstellungsabschaltmecha- »5 die unser der Wirkung der auf/%Gewmdey mdel nismus in Eingriff bringbar ist, der eine durch das wirkenden Schubkraft auswandernde JS^ Betätigungsglied um einen begrenzten Winkelweg Spindelmutter nach einem kurzen vorbestimmten verdrehbare Schaltwelle aufweist, die über einen Auswanderungsweg in beiden Bewegungenchiungen Schalthebel mit zwei Endstellungsschaltern zu- mit je einem koaxial zu ihr irei ^dre"^b _f ^a.^r 8^^e™" sammenwirkt, dadurch g e k e η η ζ e i c h η e t, 30 und in Drehrichtung mitnehmbaren Betätigung,glied daß das Antriebszahnrad (12) über ein form- selbsttätig kuppelbar ist, das in Abhängigkeit on der schlüssiges Getriebe (34 bis 41) mit zumindest Mitnahme-Drehbewegung mit einem bndsteuungsaD-einem drehbar gelagerten Schaltnocken (31) ge- schaltmechanismus in Eingriff bnngbar ist, aer eine kuppelt ist, durch den ein zugeordneter Betäti- durch das Betätigungsghed um einen Degrenzten gungsschalter (32, 33) unabhängig von dem 35 Winkelweg verdrehbare Schaltwelle autweist, die Schalthebel^) derSchaltwelle(21) betätigbar ist. ü*>er einen Schalthebel mit zwei Endstellungsscnal-

2. Stellantrieb nach Anspruch 1, dadurch ge- iern zusammenwirkt. .
kennzeichnet, daß der Betätigungsschalter (32, Ein motorischer Stellantrieb dieser Art ist bei-33) auf einer mit dem Gehäuse (8) verbundenen spielsweise in der deutschen Patentschrift 2 UlU 431 Anschlußplatte (26) angeordnet ist, welche das 40 geschützt. Die Abschaltung des Spmdelmutteranmit dem Antriebszahnrad (12) über ein Ritzel triebs erfolgt hierbei in den Endstellungen, d. h., wenn (38) und eine Welle (37) gekuppelte Getriebe (34 das Verschlußstück entweder auf den Sitz oder bei bis 41) trägt. geöffnetem Ventil in eine Anschlagstellung gefahren

3. Stellantrieb nach Anspruch 1 oder 2, da- ist.

durch gekennzeichnet, daß der Schaltnocken (31) 45 In der Praxis stellt sich gelegentlich die Aufgabe,

in seiner Winkellage bezüglich des Antriebszahn- im Bereich des Ventilhubes, d. h. zwischen den bei-

rades (12) verstellbar ausgebildet ist. den Endstellungen des Verschlußstückes Schaltvor-

4. Stellantrieb nach Anspruch 2 oder 3, da- gänge, beispielsweise das Ein- oder Ausschalten von durch gekennzeichnet, daß der Schaltnocken (31) Pumpen usw., herbeizuführen.

an einer an der Anschlußplatte (26) drehbar gela- 5» Einem Ventil einen Schalter zuzuordnen, der an

gerten und mit dem Getriebe gekuppelten Welle einem anderen Ventil eine Funktion auslöst, ist an

(29) reibschlüssig angekuppelt ist. sich aus einer Steuerung für nacheinander zu betäti-

5. Stellantrieb nach Anspruch 2, 3 oder 4, da- gende magnetisch gesteuerte Ventile bekannt (deutdurch gekennzeichnet, daß das Getriebe eine an sehe Auslegeschrift 1011686). Hierbei geht es der Anschlußplatte (26) drehbar gelagerte 35 darum, sicherzustellen, daß bei Ausfall eines vorher-Schnecke aufweist, die mit einem mit dem Schalt- gehenden Ventils ein nachfolgendes nicht zur Wirnocken (31) gekuppelten schrägverzahnten Zahn- kung kommen kann.

rad (34) im Eingriff steht. Außerdem wurde auch schon vorgeschlagen (deut-

6. Stellantrieb nach einem der vorhergehenden sehe Patentschrift 1 650 522), bei einem Ventilan-Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß auf der 60 trieb mit einem Elektromotor und Endschalter in Ab-Anschlußplatte (26) ein mit dem Getriebe (34 bis hängigkeit von der Abtriebsbewegung des Ventilan-41) formschlüssig gekuppeltes Potentiometer (4&) triebs zusätzliche Schalter zur Steuerung von Zusatzangeordnet ist. bzw. Hilfsstromkreisen durch Nocken zu betätigen.

7. Stellantrieb nach Anspruch 6, dadurch ge- Dieser Ventilantrieb entspricht aber nicht im Aufbau kennzeichnet, daß dem Potentiometer den Ver- 65 dem eingangs genannten Gattungsbegriff,
drehwinkel begrenzende Endanschläge zugeord- Schließlich ist es bekannt (deutsche Auslegeschrift net sind, und das Getriebe eine Rutschkupplung 1 093 637), bei einem elektromotorischen Antrieb für (41 bis 45) enthält.

Ventile u. dgl. einen Schalter vorzusehen, der es er-