DE2121377C - Motorized actuator for valves with thrust-dependent end position shut-off - Google Patents
Motorized actuator for valves with thrust-dependent end position shut-offInfo
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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.allows the valve a predetermined intermediate position between the fully open and the fully closed position, using switching cams. However, this switch is not intended to perform a switching function on a third-party device trigger.
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.The aim of the invention is therefore to improve the aforementioned motorized actuator in such a way that at predetermined intermediate positions of the locking piece switching functions are triggered that are independent of the end position switch-off.
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.For this purpose, the actuator according to the invention is characterized in that the drive gear via a form-fitting gear with at least one rotatably mounted switching cam is coupled, by means of which an associated operating switch can be operated independently of the switching lever of the switching shaft.
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.It is useful if the ae switch is arranged on a connection plate connected to the housing, which carries the gear coupled to the drive gear via a pinion and a shaft.
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.To the intermediate layer, in which a switching function as is triggered, to be able to change easily, it is advantageous if the switching cam · * its angular position is designed with respect to the Antriebzahnrac * 'llbar.
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.In addition, in a preferred embodiment, the transmission can be designed as a worm gear, so that a rotation of the switching cam, for example to adjust the intermediate position, cannot be transmitted to the drive gear.
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.Occasionally it is necessary to convert the valve lift into a corresponding ohmic resistance value analogue to convert in this way an input variable for an electrical controller or, for example, for an electrical remote position indicator to win. For this purpose, a potentiometer which is positively coupled to the transmission can be arranged on the connection plate.
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.The arrangement can advantageously be made in such a way that an automatic adjustment takes place the potentiometer and the intermediate position switch after adjusting the valve spindle results by hand. For this purpose, the potentiometer has a limiting angle of rotation Provided end stop, while the gearbox contains a slip clutch. Will be at such a Actuator adjusts the valve spindle after releasing the coupling with the drive by hand, for example by means of a handwheel, then the drive gear rotates during this adjustment of the spindle so that the transmission does not work with. After restarting the electrical drive, the drive gear, the potentiometer runs against its end stop, whereupon the one located in the gearbox Slipping clutch slips through until the adjustment is automatically reached again in the end position.
Weitere vorteilhafte Merkmale und Eigenschaften des Gegenstandes der Erfindung ergeben sich aus den übrigen Unteransprüchen.Further advantageous features and properties of the subject matter of the invention emerge from the other subclaims.
In der nachfolgenden Beschreibung ist ein in der Zeichnung dargestelltes AusfUhrungsbeispiel erläutert. In der Zeichnung zeigtIn the following description, an exemplary embodiment shown in the drawing is explained. In the drawing shows
mäß der Erfindung, in einer Seitenansicht, teilweise, im Scnnitt und teilweise in schematischer Darstellung,according to the invention, in a side view, partially, in section and partly in schematic representation,
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,F i g. 2 the motorized steep drive of the valve according to FIG. 1 in axial section in a side view, in a representation on a different scale,
Fig. 3 den Stellantrieb nach Fig. 2 im axialen Schnitt in einer Seitenansicht um 90° gedreht und3 shows the actuator according to FIG. 2 in an axial section in a side view rotated by 90 ° and
F i g. 4 den Stellantrieb nach F i g. 3 in der Draufsicht.F i g. 4 the actuator according to FIG. 3 in plan view.
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.The in Fig. 1 at 1 schematically illustrated valve has a closure piece 2, which is connected to a valve spindle 3, which is held non-rotatably by a wrap spring 4 ( whose legs 5 are supported on both sides against a column 6 which is rigidly connected to the housing of the valve 1 The valve spindle 3 carries a handwheel 7 which allows the valve spindle 3 to be rotated by hand.
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.On the two pillars 6 sits a housing 8 in which the motorized actuator is housed, and which is provided with a removable hood 9.
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.The actuator arranged in the housing 8 has a spindle nut 10, which with the valve spindle 3, which in the region of its upper end Thread 11 carries, cooperates. With the spindle nut 10, a drive gear 12 is rigidly connected, which via a pinion, not shown, of a Drive motor 13 is driven. Both sides of the drive gear 12 are attached to the spindle nut 10 two cylindrical parts 14 formed on which lär.gsverschiebliche ball bearings 15 sit against Spindle nut fixed abutments 16 in the form of Seeger rings can be pressed. The two ball bearings 15 can be supported against parallel housing walls 17 and are guided radially by bearing lugs 18 assigned to them.
Zwischen den Kugellagern 15 und dem Antriebszahnrad 12 sind jeweils in Drehrichtung mitnehmbare Betätigungsglieder in Gestalt von Nockenringen 19,Between the ball bearings 15 and the drive gear 12 can each be driven in the direction of rotation Actuators in the form of cam rings 19,
20 angeordnet. In dem Gehäuse 8 ist in der Nähe des Antriebszahnrades 12 eine achsparallele Schaltwelle20 arranged. In the housing 8 is near the Drive gear 12 an axially parallel shift shaft
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.21 rotatably mounted, which is rotatably connected to a shift finger 22, which is in engagement with its two legs 22 a, 22 b with the two cam rings 19, 20. The switching shaft 21 carries a switching lever 23 which interacts with two associated end position switches 24, 25, the switching springs 24 a, 25 a of which protrude into the pivoting range of the switching lever 23.
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.This motorized actuator works as follows: If the valve closure piece 2 runs onto the valve seat on, the valve spindle 3 comes to a standstill. The further rotating spindle nut 10 begins to migrate and presses the cam ring 19 against the inner race of the upper ball bearing 15 with which it is frictionally coupled. This becomes the Leg 22 of the shift finger 22 α in the direction of rotation of the spindle nut 10 or of the drive gear 12 taken so that the switching shaft 21 Schwenkl witd, which has the consequence that this direction of rotation assigned end position switch is aged, with which the drive motor 13 is switched off.
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 SchaltfinThe shutdown in the other end position, in which the valve spindle 3 moves into a stop position corresponding to the maximum valve opening, takes place in a corresponding manner, then via the cam ring 20 and the leg 22 b of the switching fin
gers 22 die Schaltwelle 21 in der entgegengesetzten Drehrichtung verschwenkt wird.gers 22, the switching shaft 21 is pivoted in the opposite direction of rotation.
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.A connection plate 26 is arranged above the housing 8 and is connected to the housing via two columns 27 is connected and on which the two limit switches 24, 25 are arranged. The connection plate 26 is formed with a hub 28 in which a shaft 29 is rotatably supported by a Ring disk 30 is axially secured and four switching cams, 31 carries, which a corresponding number of Operating switches 32, 33 are assigned. The drive of the shaft 29 takes place via an end on the Shaft non-rotatably attached helical gear 34, which with one in two bearing blocks 35 of the connection plate 26 rotatably mounted worm 36 of a form-fitting gear is in engagement, which with the drive gear 12 via a shaft 37 mounted in the housing 8 and a shaft on this shaft seated pinion 38 is coupled. The aforementioned transmission includes a one connected to the shaft 37 Gear 39, which is connected to a crown gear 41 in FIG Connection. The crown gear 41 is with its hub 42, which is keyed to the shaft 40, frictionally coupled by means of disc springs 43, which are against a hub-fixed abutment in the form of an annular disc 44 support. At 45 a friction ring is provided. The parts 41 to 45 form a slip clutch.
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.The cam disks 31 are also frictionally coupled to the shaft 29. For this purpose, the The cam disks 31 are connected to the shaft 29 via disc springs 46 and gripping rings 47 arranged on both sides. This allows the cam disks 31 after overcoming a certain, by the bias the disc springs 46 predetermined friction torques independently of one another and continuously to adjust the shaft 29. The torque required for adjustment is much greater than that torque required to operate the switch, so that unintentional adjustment of the cam disks is excluded. Since the shaft 29 is coupled to the worm 36 via the gearwheel 34, takes place in the Adjustment of the cam disks 31 does not twist the shaft 37, so that the adjustment is easier Way can be made.
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.A potentiometer 48, whose drive shaft 49 is in engagement with the worm 36 via a helical pinion 50.
Das Potentiometer 48 weist eine nicht weiter dar-The potentiometer 48 has a not further shown
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.asked ! Angle of rotation limiting device in the form of the end stop limiting the angle of rotation, through which the range of rotation of the potentiometer shaft 49 is preferably limited to 270 ° Potentiometerge housing be formed.
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 elektrischerο The potentiometer 48 is when twisted the spindle nut 10 and thus an axial displacement of the valve spindle 3 ver synchronously with deir rotation Movement of the spindle nut 10 adjusted so that the stroke of the spindle 3 analogously into an electrical
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-Resistance value is converted, for example « for a remote display of the valve spindle position and thus the opening of the valve or as an input variable can be used for a controller By choosing the appropriate gear ratios between
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 umao see the gears 39, 41 and 12, 38 can dei Valve stroke of the closure piece 2 can be adapted to the angle of rotation range of the potentiometer 48, what means that when the valve stroke is fully completed, the potentiometer shaft 49 is rotated
as den vorbestimmten Drehwinkelbereich von vorzugsweise 270° erfolgt. as the predetermined angle of rotation range of preferably 270 ° takes place.
Die Übersetzung zwischen der Schnecke 36 und dem auf der Welle 29 sitzenden Zahnrad 34 ist so gewählt, daß sich eine entsprechende Verstellung derThe translation between the worm 36 and the gear 34 seated on the shaft 29 is chosen so that a corresponding adjustment of the
Nockenscheiben 31 bei Durchlaufen des Ventilhnbes ergibt, so daß an bestimmten eingestellten Zwischenlagen Schaltfunktionen durch die Betätigungsschalter 32, 33 ausgelöst werden.Cam disks 31 results when passing through the Ventilhnbes, so that at certain set intermediate positions Switching functions can be triggered by the actuation switches 32, 33.
Im Bedarfsfalle kann das Verschlußstück 2 mittelsIf necessary, the closure piece 2 can by means of
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 desof the handwheel? can be adjusted by hand. With diesel Stroke movement in which the drive gear 12 is not rotated, there is no rotation of the cam disks 31 or the potentiometer shaft 49. If the electric drive of the
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 wirksairDrive gear 12 switched on again, the potentiometer shaft 49 is ciurct after a short time the twist angle! limiting end stops prevented from further rotation. This has the consequence that the slip clutch 41 to 45 is effective
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 deiso that a renewed automatic adjustment he follows by the shaft 37 relative to the fixed screw 36 by an angular range ver turns, which is enough to return to the normal win Correct assignment between the shaft and the dei
Schnecke 36 ergibtScrew 36 results
Hierzu 2 Blatt ZeichnungenFor this purpose 2 sheets of drawings
Claims (8)
Antriebszahnrad verbundene Spindelmutter an »°an associated, motor-driven rotatable spindle nut is axially movable, and the rigid with a
Drive gear connected spindle nut at »°
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 gefahren2. Actuator according to claim 1, characterized by cooperating. .
indicates that the actuating switch (32, a motorized actuator of this type is at -33) is arranged on a connecting plate (26) connected to the housing (8), for example in German patent 2 UlU 431, which protects the 40. The disconnection of the spindle nut to the drive gear (12) via a pinion drive takes place in the end positions, that is, when gear (38) and a shaft (37) coupled gear (34 carries the locking piece either on the seat or at up to 41). opened valve moved into a stop position
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. 7. Actuator according to claim 6, characterized in that this valve drive corresponds, but does not indicate in structure, that the potentiometer has the 65 of the generic term mentioned above,
Finally, it is known (German Auslegeschrift net are, and the gearbox contains a slip clutch 1 093 637) with an electric motor drive for (41 to 45).
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