DE2346067A1

DE2346067A1 - Antriebseinrichtung fuer insbesondere translatorisch bewegbare stellglieder, insbesondere armaturen

Info

Publication number: DE2346067A1
Application number: DE19732346067
Authority: DE
Inventors: Auf Nichtnennung Antrag
Original assignee: RIESTER KG WERNER
Current assignee: RIESTER KG WERNER
Priority date: 1973-09-13
Filing date: 1973-09-13
Publication date: 1975-03-27
Also published as: SE7411400L; IT1021336B; FR2244105B1; FR2244105A1

Description

Kehl D-7300 Essüngan Pipl.-Ing. Harcmut-Kehl

ch Müiborgerstr. 65 Dipl:-I:ig. Vollrhard Kratzsch

Telefon Stuttgart 0711 — 35 99 92 Deutsche Bank Esslingen 210 9C3

cable «kehlpatent» esslingenneckar Postscheckamt Stuttgart 10004

Chase Manhattan Bank New York

Werner Riester KG 28. August 1973

Armaturen-und Maschinenantriebe Anwaltsakte Π37

7302 NeHingen

Antriebseinrichtung für insbesondere franslatorisch bewegbare Stellglieder, insbesondere Armaturen,

Die Erfindung bezieht sich auf eine Antriebseinrichtung für insbesondere translatorisch bev/egbare Stellglieder, insbesondere Armaturen, mit einem Antriebsmotor, einem mit dem Stellglied zu dessen Antrieb kuppelbaren Zwischenglied und einem mit dem Antriebsmotor einerseits und dem Zwischenglied andererseits gekuppelten Stellgetriebe. Antriebseinrichtungen dieser Gattung eignen sich sowohl für Ventile oder Schieber als Stellglieder, bei denen das Verschlußglied zum Öffnen oder Schließen translatorisch bewegt wird, als auch für Klappen, bei denen das Verschlußglied um seine Lagerachse geschwenkt wird. Ferner sind solche Antriebseinrichrungen grundsätzlich auch für beliebig andere Steuerungsaufgaben verwendbar, beispielsweise zur Verstellung von Walzen etc.

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Bei bekannten Antriebseinrichtungen der genannten Art bestehen die Antriebsmotoren aus großen, relativ leistungsfähigen Elektromotoren. Die Stellgetriebe sind in der Regel, insbesondere bei Antriebseinrichtungen für Schieber oder Ventile, als Schneckengetriebe ausgebildet, mittels der die rotatorische Antriebsbewegung in eine translaforische Stellbewegung zur Offnungs- und Schließbewegung des Verschiußgliedes umgesetzt wird,und eine relativ große Untersetzung von der relativ hohen Drehzahl des Antriebsmotors auf eing möglichst niedrige Ausgangsdrehzahl erreicht wird. Aus steuerungstechnischen Gründen, z.B. für die notwendige Selbsthemmung, ist es erforderlich, derarHge Schneckengetriebe mit sehr geringem Wirkungsgrad zu bauen. In der Regel ist der Gesamtwirkungsgrad nicht höher als 15% bis 20%, was im wesentlichen auch auf den geringen Wirkungsgrad zwischen Spindel und Spindelmutter vom Schneckengetriebe zurückzuführen ist. Der geringe Gesamtwirkungsgrad erfordert große Antriebsleistungen, weshalb große, schwere und daher teuere Antriebsmotoren notwendig sind. Außerdem sind die Schneckengetriebe deswegen von Nachfeil, weil sie groß bauen, sehr teuer in der Herstellung und - wegen relativ großer Störanfälligkeit - auch in der Wartung sind und weil sie einen relativ starken Verschleiß, vor allem zwischen Spindel und Spindelmutfer, mit sich bringen, wodurch sich schnell eine Lose einstellt, die dazu führt, daß die Steuerung ungenau wird und die zu betätigenden Verschlußglieder, z.B. Venfile oder Schieber, unter starker Geräuschentwicklung schwingen. Zum Abschalten des Antriebsmotors bei Erreichen der Endlagen der Stellglieder, vor allem aber zum Schutz des Stellgetriebes und des Antriebsmotors, sind ferner viele aufwendige Steuerungseinrichtungen erforderlich, z.B. Drehmomentbegrenzungs- und -Schalteinrichtungen, Wegschalfer mittels Zählwerk oder Nockenschaltwerke mit zugeordneten Untersetzungsgetrieben usw.

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Diese Steuerungseinrichtungen sind von Nachteil, v/eil sie im übrigen groß und schwer, komplizier)" und wartungsanfällig und vor allem teuer sind.

Aus den genannten Gründen sind bekannte Antriebseinrichtungen mitunter um ein Vielfaches größer und schwerer, ferner auch teurer, als das eigentliche, zu betätigende Stellglied, weshalb ein Einsatz bei kleineren Stellgliedern deshalb gar nicht in Frage kommt, u.a. auch noch deswegen, weil infolge des großen Gewichtes der Antriebseinrichtung, das z.B. bei Ventilen in Rohrleitungen von den letzteren aufgenommen werden muß, Rohrleitungsbrüche und sonstige Schäden auftreten können.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine Antriebseinrichtung für insbesondere translatorisch bewegbare Stellglieder, insbesondere Armaturen, zu schaffen, die im Vergleich zu bekannten Antriebseinrichtungen kleiner, leichter, platzsparender, vor allem aber billiger, verschleißarm und damit nahezu wartungsfrei ist.

Die Aufgabe ist bei einer Antriebseinrichtung der eingangs genannten Art gemäß der Erfindung dadurch gelöst, daß das Stellgetriebe ein Planetenradgetriebe aufweist, das aus zwei rückkehrenden Umlaufrädergetrieben mit einem gemeinsamen Steg besteht. Planetenradgetriebe dieser Art sind an sich als Getriebeelcmente unter der Bezeichnung V/olfrom-Getriebe bekannt. Durch eine derartige erfindungsgemäße Antriebseinrichtung werden folgende Vorteile erreicht: Die Antriebseinrichtung ist im Vergleich zu bisher bekannten wesentlich kleiner, z.B. baut sie bei gleicher Stellkraft nur noch etwa so groß wie der Antriebsmotor von bekannten Antriebseinrichtungen alleine.

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Dies ist einmal auf den relativ hohen Getriebewirkungsgrad zurückzuführen, der etwa 60% bis 65% betragen kann. Daher sind Antriebsmotoren wesentlich kleinerer Bauart und Leistung einsetzbar, die natürlich auch wesentlich billiger und leichter sind. Ferner ist eine absolute Selbsthemmung erreicht wegen der Leistungsverzweigung des Planetenradgetriebes. Von Vorteil ist ferner die Tatsache, daß das Planetenradgetriebe eine koaxiale Anordnung von Antrieb und Abtrieb zulässt, was eine gedrungende Bauweise noch fördert. Im übrigen ist auch ein derartiges Planetenradgetriebe als Stellgetriebe sehr billig herstellbar, weil es im wesentlichen nur aus billig herstellbaren Rotationsteilen besteht. Auch die Steuereinrichtungen für das Abschalten der Antriebseinrichtung lassen sich wesentlich einfacher und damit billiger und leichter gestalten.

Bei einer vorteilhaften Ausführungsform weist das Planetenradgetriebe ein aussenverzahnfes Antriebssonnenrad, ein innenverzahntes Abfriebssonnenrad, ein feststehendes Innenzahnrad und ferner einen Planetenräderblock auf, dessen Planetenräder sowohl mit dem feststehenden Innenzahnrad als auch mit dem innenverzahnten Abtriebssonnenrad in Eingriff stehen. Von Vorteil kann es hierbei sein, wenn der Planetenräderblock aus einem Doppelscheibenkäfig besteht mit drei im Doppelscheibenkäfig drehbar gelagerten Planetenrädern, die in einer gemeinsamen Ebene konzentrisch zur Käfigmitte und jeweils um 120 in Umfangsrichfung versetzt zueinander angeordnet sind, und wenn das feststehende Innenzahnrad des Planetenradgetriebes und das innen verzahnte Abtriebssonnenrad , die beide mit den Planetenrädern in Eingriff stehen, etwa gleiche Abrollradien, jedoch verschiedene Zähnezahlcn aufweisen. Die Zähnezahldifferenz zwischen dem feststehenden Innenzahnrad und dem innenverzahnten Abtriebssonnenrad kann z.B. 3 betragen. Durch dieses Pianefenradgetriebe werden große Untersetzungen erreicht. Bei der Zähnezahldifferenz von z.B. 3 Zähnen erfolgt bei einer vollen Umlaufbewegung des aussenverzahnten Antriebssonnenrades auf der Abtriebsseite eine Drehbewegung des Abtriebssonnenrades lediglich um 3 Zähne»

Die so gestaltete Antriebseinrichtung gemäß der Erfindung eignet sich zum Antrieb aller möglichen Stellglieder, und zwar sowohl zum rotatorischen als auch translatorischen Antrieb, vor allem mit sehr kleinen Stellwegen,, Sie ermöglicht eine feinfühlige und

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sehr genaue Verstellung, was insbesondere bei ferngesteuerten Armaturen von Vorteil ist.

Insbesondere zum Antrieb translatorisch bewegbarer Stellglieder, z.B. von Ventilen oder Schiebern, ist bei einer bekannten Antriebseinrichtung das Zv/ischenglied als translatorisch bewegbarer Stößel und das Stellgetriebe zur Umsetzung der rotatorischen Antriebsbewegung in eine translatorische Stellbewegung ausgebildet. Bei derartigen An triebse in richtungen kann es von besonderem Vorteil sein, wenn auf der Abtriebsseite des Planetenradgetriebes ein mit letzterem getrieblich gekoppelter ExzentersteI!antrieb angeordnet ist, der mit dem Stößel gekuppelt ist. Der Exzenterstellantrieb hat neben dem einfachen Aufbau den Vorteil, daß die damit auf das zu betätigende Stellglied, z.B. das Ventilverschlußglied eines Ventiles, aufzubringenden Schließ- undOffnungskräfte nach einer Sinusfunktion verlaufen, sodaß in den Endlagen zum dichten Schließen der Armaturen die größten Kräfte erzielt werden. Dies ist von außerordentlichem Vorteil, da somit mit einfachen Mitteln eine optimale Anpassung an die Kraftanstiegslinie des Ventils erreicht wird; denn mit zunehmendem Schließweg des Ventilverschlußgliedes wird die der Schließung entgegenwirkende Kraft des zu steuernden Strömungsmediums im Ventil größer. Durch den erreichten sinusförmigen Verlauf der Schließkräfte ist der Antrieb für das Ventilverschlußglied optimal an diese Kraftanstiegslinie des Ventils angepaßt. Vor allem führt diese Ausbildung auch zu sehr einfachen Steuermechanismen, die bei Erreichen der Endlagen des zu betätigenden Armaturenverschlußgliedes die Abschaltung der Antriebseinrichtung bewirken. Ein besonderer Drehmomentbegrenzungsschutz ist entbehrlich, weil der Hub des translatorisch bewegbaren Stößels mit der Einstellung des Exzenterstellantriebes festliegt. In Situationen einer Fehlfunktion der Abschaltsteuereinrichtung, in denen dann der Antriebsmotor bei Erreichen der Schließstellung der Armatur nicht abgeschaltet wird, ist keine Gefahr einer Beschädigung für die Armatur, das Stellgetriebe oder den Antriebsmotor gegeben. Vielmehr wird dann die Armatur fortwährend zwischen Schließ- und Offnungsstellung bewegt, sodaß in der Schließstellung niemals die Schubkraft so hoch wird, daß eine Zerstörung droht. Von Vorteil ist ferner, daß der Antriebsmotor zum Übergang von Schließen auf Öffnen und umgekehrt nicht unbedingt in seiner Drehrichtung umgeschaltet werden muß.

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Bei einer weiteren vorteilhaFten Ausführungsform weist der Exzenrersrel !antrieb ein = Verstellvorrichtung zur Verstellung der Exzentrizität auf. Von Vorteil kann es sein, wenn der Exzenterstellantrieb einen exzentrisch (Exzentrizität e]) am innenverzahnten Abtriebssonnenrad des Planetenradgetriebes befestigten Kurbelzapfen und ferner ein Pleuel aufweist, das an einem Ende mit dem Kurbelzapfen gekuppelt ist und mit dem anderen Ende am translatorisch verschiebbar geführten Stöftl angelenkt ist. Durch diese Exzentritizät e] ist ein Maximalhub des Pleuels festgelegt. Die exzentrische Anlenkung kann unverstellbar sein oder auch derart, daß eine Verstellung der Exzentritizät e] möglich ist. Im erstgenannten Fall kann die Verstellvorrichtung zwischen dem einen Ende des Pleuels und dem Kurbelzapfen angeordnet sein .

Bei einer weiteren vorteilhaften AusfUhrungsfcrm weist die Verstellvorrichtung eine Exzenterscheibe auf, die exzentrisch (Exzentrizität ey) und in ihrer Exzentrizität verstellbar auf dem Kurbelzapfen sitzt und tan der das Pleuel mit dem einen Ende angelenkt ist. Hierdurch wird eine weitere Exzentrizität e 2 erreicht, die variabel ist. Bei maximaler Exzentrizität &2 addieren sich die Exzentrizitäten e-j und &2 ^zum Maximalhub des Pleuels.

Bei einer weiteren vorteilhaften Ausführungsform ist auf einem Abschnitt des Kurbel Zapfens eine Zwischenmutter formschlüssig gehalten, die mit der auf dem Kurbelzapfen relativ zu diesem verdrehbar gehaltenen Exzenterscheibe formschlüssig in Eingriff steht. Femer kann die Anordnung derart getroffen sein, daß zur formschlüssigen Halterung der Zwischenmutter letztere und der Abschnitt des Kurbelzapfens eine Axial verzahnung, z.B. nach dem Prinzip der Vielkeilwelle, aufweisen, und daß die Zwischen mutter und die Exzenterscheibe zur formschlüssigen axialen Kopplung zwischen beiden eine Stirnflächenverzahnung, vorzugsweise eine Hirth-Verzahnung , aufweisen. Femer kann es von Vorteil sein, wenn die Zwischenmutter zur form,-schlüssigen Kopplung mit der Exzenterscheibe mittels einer auf dem Kurbelzapfen sitzenden Kiemmutter in Axialrichtung gegen die Exzenterscheibe anpressbar und zum Lösen der formschlüssigen Kopplung bei gelockerter Kiemmutter in Gegenrichtung von der Exzenterscheibe wegschiebbar ist. Diese Ausbildung ermöglicht eine einfache und genaue Einstellung der Gesamtexzentrizität über die Einstellung der Exzentrizität &^'

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Zu diesem Zweck wird die Kiemmutter soweit gelockert, daß sich die Zwischenmutter auf der Axialverzahnung soweit von der Exzenterscheibe wegschieben läßt, bis die Zwischenmutter mit ihrer Stirnflächenverzahnung ausser Eingriff mit der zugeordneten Stirnflächenverzahnung der Exzenterscheibe gelangt, sodaß dann die Exzenterscheibe auf dem Kurbelzapfen relativ zur Zwischenmutter gedreht werden kann. Zur Einstellung der Exzentrizität e£ bei dieser Drehbewegung kann die Exzenterscheibe mit Markierungen versehen sein.

Bei einer weiteren vorteilhaften Ausführungsform ist die Exzenterscheibe in Axialebene geteilt und besitzt zwei über einen axialen Vorsprung formschlüssig in Umfangsrichtung miteinander kuppelbare Scheibenhälften, zwischen denen auf einer Umfangslagsrfläche das Pleuel mit seinem einen Ende drehbar gelagert ist. Diese Ausbildung ist einfach und billig und ermöglicht eine einfache Montage.

Die Anordnung kann gemäß der Erfindung ferner derart getroffen sein, daß der Stößel im Inneren eine zentrale, zu dem der Anlenkung des Pleuels gegenüberliegenden Stöfelende offene Bohrung aufweist , in die eine koaxiale, mit dem Stellglied kuppelbare Justierspindel eingesteckt ist, die auf ihrem innerhalb der

/gehaltene Bohrung liegenden Endabschnitt eine mittels Gewinde verstellbar Spannmutter und ein Federelement, vorzugsweise ein Tellerfederpaket, trägt, das zwischen dem Boden der Bohrung und der Spannmutter gehalten ist, und daß die Bohrung des Stölzls an ihrem offenen Ende mittels einer in die Bohrung eingeschraubten Mutter mit zentraler Durchgangsöffnung, durch die sich die Justierspindel hindurcherstreckt, verschlossen ist und die Spannmutter im Inneren der Bohrung gegen die Mutter federelastisch angedrückt wird. Durch die Spannmutter und das Federelement wird eine thermische Verspannung verhindert. Beim Hub des Stößels mit Justierspindel in Schließrichtung der an die Antriebseinrichtung angekoppelten Armatur und bei Erreichen der Schließstellung wird eine entsprechend dem sinusförmigen Verlauf noch ansteigende Schubkraft durch das Federeiement elastisch aufgenommen.

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Zur Abschaltung der Antriebseinrichtung sind die bekannten Einrichtungen mit einer Endlagenabschaltung mittels Endlagenschaltern versehen. Gemäß einer weiteren vorteilhaften Ausführungsform ist bei der Antriebseinrichtung gemäß der Erfindung hierzu eine Steuerwelle vorgesehen, die zwei in Umfangsrichtung um 180° versetzte Nocken, denen je ein Endlagenschalter zugeordnet ist, und

femer eine Kupplung aufweist, mittels der die Steuerwelle in Umfangsrichtung verstellbar an den Abtrieb des Planetenradgetriebes angekuppelt ist. Von Vorteil kann es sein, wenn die Steuerwelle an den mit unverstellbarer Exzentrizität e, umlaufenden Teil des Exzenterstellantriebes angekuppelt ist und mit konstantem und von der jeweils eingestellten Exzentrizität e~ des verstellbaren Teils des Exzenterstellantriebes unabhängigem Umfangsweg umläuft. Hierdurch wird eine wesentliche Vereinfachung der Wegschaltung erreicht; denn dadurch ist der Umlauf der Steuerwelle unabhängig vom jeweils eingestellten "Hub, so daß die Endlagenabschalreinrichtung - ganz gleich für welchen Hub die Antriebseinrichtung ausgelegt ist - immer dieselbe sein kann. Die Kupplung kann aus einer Steuerscheibe einerseits, die drehfest auf der Steuerwelle sitzt und auf einer Stirnfläche in Umfangsrichrung gleichmäßig verteilte axiale Mitnehmervorsprünge, vorzugsweise Kerben mit zugeordneten Erhöhungen, aufweist und einem Federbügel andererseits bestehen, der drehfest am Kurbelzapfen gehalten ist und federelastisch gegen die axialen MitnehmervorsprtJnge der Steuerscheibe drückt, wobei zur Verstellung der Umfangsstellung der Steuerwelle relativ zum Kurbelzapfen die Steuerwelle mittels eines Stellrades drehbar ist und die Steuerscheibe gegenüber dem Federbügel durchrutscht. Diese Anordnung führt zu einer einfachen und billigen Ankopplung der Endlagenabschalteinrichtung an das Stellgetriebe. Vor allem ist die Einstellung dieser Einrichtung auf die Abschaltpunktc einfach. Hierzu wind z.B. das Verschlußglied einer anzutreibenden Armatur z.B. in den unteren Totpunkt (Schließstellung) gefahren und sodann die Steuerwelle über das Stellrad auf eine bestimmte Markierung gedreht, bis der diesem Totpunkt zuger ordnete Cndlagenschalter vom zugeordneten Nocken auf der Steuerwelle betäfigt wird und anspricht. Bei dieser Stellbewegung , bei der die Steuerscheibe gegenüber dem feststehenden Federbügel gedreht wird, erfolgt ein Durchrutschen zwischen Federbügel und Steuerscheibe.

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Die Erfindung, insbesondere weitere erfindungswesentliche Einzelheiten und Vorteile der Antriebseinrichtung sind nachfolgend anhand eines in den Zeichnungen gezeigten Ausführungsbeispieles näher erläutert. Es zeigen:

Fig. 1 ein Ventil mit einer damit gekoppelten Antriebseinrichtung, zum Teil in Seitenansicht und zum Teil in einem vertikalen Schnitt,

Fig. 2 einen vertikalen Schnitt der Antriebseinrichtung in Fig» I in größerem Maßstab,

Fig. 3 eine schematische Seitenansicht eines Teils des

Exzenterstellantriebes der Antriebseinrichtung in Fig. 2,

Fig. 4 einen vergrößerten vertikalen Schnitt des Planetenradgetriebes der Antriebseinrichtung in Fig. 2, und

Fig. 5 eine auseinandergezogene perspektivische Darstellung des Planetenradgetriebes in Fig. 4.

Die in den Zeichnungen, insbesondere in Fig. 1 gezeigte Antriebseinrichtung ist in einem beidseitig mit Lagerdeckeln 11 versehenen Gehäuse 12 enthalten. Das Gehäuse 12 weist am unteren Teil einen Rohrstutzen 13 mit Flansch 14 auf, mit dem das Gehäuse 12 auf das Gehäuse 15 eines Ventiles 16 aufsetzbar und mit dem Ventilgehäuse 15 verbindbar ist.

Die Antriebseinrichtung weist'im Inneren des Gehäuses 12 folgende Baugruppen auf: einen relativ kleinen, reversierbaren elektrischen Antriebsmotor 17, ein vom Antriebsmotor 17 angetriebenes Stirnradgetriebe 18 mit Wechselrädern, das auch mittels einer Handkurbel 19 betätigbar ist, ein dem Stirnradgetriebe 18 nachgeschaltetes Planetenradgetriebe 20 als Stellgetriebe, einen vom Planetenradgerriebe angetriebenen Exzenterstellantrieb 21 zum translarorischen Antrieb einer .Justierspindel 22, die endseitig über eine an sich bekannte Kupplung 23 mit der in vertikaler Richtung translatorisch anzutreibenden Ventilspindel 24 kuppelbar ist, sowie eine Endlagenabschalteinrichtung 25.

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Das Planeten radgef riebe 20 besteht aus zwei rückkehrenden Umlaufrädergefriebsn mit einem gemeinsamen Steg, d.h. es ist als sogenanntes Wolfrom-Getriebe ausgebildet. Im einzelnen weist das Pianefenradgefriebe 20 ein aussenverzahnres Antriebssonnen rad 31, das vom Stirnradgetriebe 18 angetrieben wird, ferner ein innenverzahnfes Abfriebssonnenrad 32, ein feststehendes Innenzahnrad 33 und schließlich einen Planetenräderblock 34 auf, dessen Planefenräder 35 sowohl mit dem feststehenden Innenzahnrad 33 als auch mit dem innenverzahnten Abtriebssonnenrad 32 in Eingriff stehen, wie das insbesondere aus Fig. 4 ersichtlich ist. Aus Fig. 5 geht hervor, daß der Planefenräderblock 34 aus einem Doppelscheibenkäfig besteht mit drei im Doppelscheibenkäfig auf Hohlachsen 3ό drehbar gelagerten Planetenrädern35. Die Hohlachsen 36 sind zwischen den beiden Ajssenscheiben des Planetenräderblockes 36 eingepresst. Zur Lagerung der Planetenräder 35 fragen die Hohlachsen 36 Lagerhülsen 37 mit Dauerschmierung. Wie insbesondere aus Fig. 5 ersichtlich ist, sind die drei Planetenräder 35 im Planefenräderblock 34

innerhalb einer gemeinsamen Ebene konzentrisch zur Mittelachse des Planetenräderblockes, und . jeweils um 120° in Umfangs-

richtung versetzt zueinander angeordnet.

Das feststehende Innenzahnrad 33 und das innenverzahnte Abtriebssonnenrad 32, die beide mit allen Planefenrädem 35 in Eingriff stehen, weisen gleiche Abrollradien, jedoch verschiedene Zähnezahlen auf. Die Zähnezahldifferenz zwischen beiden Rädern 33 und 32 beträgt beim Ausführungsbeispiel drei Zähne. Dies hat zur Folge, daß das Abfriebssonnenrad 32 sich bei einer vollen Umlaufbewegung des Antriebssonnenrades 31 um drei Zähne weiter dreht. Es wird mithin eine sehr große Untersetzung durch das Planefenradgetriebe 20 erzielt. Ferner wird eine völlige Selbsthemmung im Planetenradgetriebe 20 erreicht, und zwar wegen der gleichen AbroII-radien, aber der ungleichen Zähnezahlen, was zu gegenläufigen Kräften und zu einer völligen Blockierung des Abtriebssonnenrades 32 bei darauf einwirkenden Drehmomenten entgegen der Antriebsdrehrichtung führt.

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Der Planetenräderblock 34 ist, wie aus Fig. 4 ersichtlich ist, in axialer Richtung zwischen einem linken Lagerdeckel 38 und dem Abtriebssonnenrad 32 jeweils über Axiallagerscheiben 39 gelagert» Das umlaufende Abtriebssonnenrad 32 hat etwaTopfform und ist in Axialrichtung auf der in Fig. 4 rechten Seite gegenüber dem Gehäuse 12 und auf der in Fig. 4 linken Seite gegenüber dem feststehenden Innenzahnrad 33 ebenfalls über Axiallagerscheiben 40 gelagert. Zur Lagerung in Umfangsrichtung sind zwei in Abstand voneinander angeordnete Radial lagerhülsen 41 vorgesehen.

Das etwa topfförmige Abtriebssonnenrad 32 läuft auf der in Fig.4 rechten Seite in einen zylindrischen Absatz 42 aus. In diesem Absatz 42 ist drehfest und mit der Exzentrizität e] ein Kurbelzapfen 44 gehalten, der Bestandteil des Exzenter-

stellantriebes 21 ist. Ferner weist der Exzenterstel!antrieb 21 ein Pleuel 45 auf, das an einem Ende mit dem Kurbelzapfen 44 gekuppelt ist und mit dem anderen Ende über eine Gabel 46 mit Querbolzen Al an einem Stöfel 48 angelenkt ist, der innerhalb einer Bohrung 49 des Rohrstutzens 13 translatorisch hin und her verschiebbar geführt und mit der Justierspindel 22 gekoppelt ist, wie später noch näher erläutert wird.

Zwischen dem einen, in Fig. 2 oberen Ende des Pleuels 45 und dessen Ankopplung an den Kurbelzapfen 44 ist eine Verstellvorrichtung angeordnet, mittels der die Exzentrizität des Exzenterstellantriebes 21 und damit der Hub des Pleuels 45 verstellbar sind. Die Verstellvorrichtung weist eine Exzenterscheibe 50 auf, die exzentrisch milder Exzentrizität e2 und in dieser Exzentrizität verstellbar auf dem Kurbelzapfen 44 sitzt und gegenüber letzterem zu Verstellzwecken drehbar ist.

Ein Abschnitt des Kurbelzapfens 44 im Bereich des freien Kurbelzapfenendes ist mit einer Axialveraahnung 51 nach dem Prinzip der Vielkeiiwelle versehen. Auf diesem Abschnitt des Kurbelzapfens 44 ist eine mit entsprechender Axialverzahnung versehene Zwischenmutter 52 formschlüssig gehalten, die an ihrer in Fig.2 linken Stirnfläche

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eine Stirnflächenverzahnung 53 nach Art einer Hirth-Verzahnung aufweist. Die Exzenterscheibe 50 ist in Axialebene geteilt und weist zwei über einen axialen Vorsprung 54 formschlüssig in Umfangsrichtung miteinander kuppelbare Scheibenhülften auf, zwischen denen auf einer Umfangsiagerfläche 56 das Pleuel 45 mif einem endseitig vorgesehenen Auge 57 drehbar gelagert ist. Die in Fig. 2 rechte Scheibenhälfte weist eine der Stirnflächenverzahnung 53 der Zwischen mutter 52 entsprechende Stirnflächenverzahnung auf, über die die Zwischenmutter 52 in Umfangsrichtung formschlüssig mit der Exzenterscheibe 50 gekuppelt ist.

Auf dem Endabsatz des Kurbelzapfens 44 ist eine Kiemmutter 58 aufgeschraubt, die die Zwischenmutter 52 in axialer Richtung gemäß Fig. 2 nach links gegen die Exzenterscheibe 50 drückt, sodaß die Stirnflächenverzahnung 53 " der Zwischen mutter 52 mit derjenigen auf der Exzenterscheibe 50 in Eingriff steht und bleibt. Damit wird die Abtriebsbewegung des Planetenradgetriebes, die sich in einer Drehbewegung des Abtriebssonnenrades 32 und damit des Kurbelzapfens 44 äußert, über die Axialverzahnung auf die Zwischenmutter 52 überfragen und von dieser über die Stirnflächenverzahnung auf die Exzenterscheibe, sodaß über diese das Pleuel 45 eine entsprechende Hubbewegung ausführen kann.

Zur Verstellung der Exzentrizität ey wird die Kiemmutter 58 gelockert, sodaß die Zwischenmutter 52 in axialer Richtung bei der Darstellung in Fig. 2 nach rechts von der Exzenterscheibe 50 weggeschoben werden kann, und zwar soweit, daß die Stirnflächenverzahnung 53 der Zwischenmutter 52 mit der zugeordneten Stirnflächenverzahnung auf der Exzenterscheibe 50 ausser Eingriff gelangt. Dann ist die Exzenterscheibe 50 mittels eines in eine Vertiefung 59 eingreifenden Werkzeuges auf dem Umfang des Kurbelzapfens 44 zur Verstellung der Exzentrizität &2 drehbar. Zur Einstellung kann die Exzenterscheibe mit einer Sichtmarkierung versehen sein. Nach erfolgter Drehung der Exzenferscheibe 50 wird die Kiemmutter 58 angezogen, wodurch die Zv/ischenmutter 52 auf der Axialverzahnung 51 in Fig- 2 nach links vorgeschoben und mit der Stirnflächenverzahnung 53 gegen diejenige der Exzenterscheibe 50 angepresst wird.

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Die Endlagenschalteinrichtung 25 weist eine drehbar gelagerte Steuerwelle 61 auf, die zwei in Umfangsrichtung um 180° versetzte Nocken 62 trägt, denen jeweils ein Endlagenschalter 63 zugeordnet ist. Die Steuerwelle 61 ist mittels einer nachfolgend beschriebenen Kupplung in Umfangsrichtung verstellbar an den Abtrieb des Planetenradgetriebes 20 angekuppelt, und zwar an den mit konstanter Exzentrizität ej umlaufenden Kurbelzapfen 44₇ wodurch erreicht wird, daß die Endlagenscnaltung völlig unabhängig von dem über die Exzentrizität e„ jeweils eingestellten Hub ist. Die Kupplung besteht einerseits aus einer am freien linken Ende an der Steuerwelle 61 drehfest gehaltenen Steuerscheibe 64, die auf ihrer in Fig. 2 linken Stirnfläche in Umfangsrichtung gleichmäßig verteilte axiale Mitnehmervorsprünge aufweist und z.B. als Kerbscheibe ausgebildet ist, und ferner aus einem Federbügel 65, der drehfest am Kurbelzapfen 44 gehalten ist und federelastisch gegen die axialen Mitnehmervorsprünge der Steuerscheibe 64 drückt. Zur Verstellung der Umfangsstellung der Steuerwelle 61 relativ zur Stellung des Kurbelzapfens 44 ist die Steuerwelle 61 mittels eines drehfest . darauf gehaltenen Stellrades 66 drehbar. Da bei einer derartigen Drehung der Steuerwelle 61 der Federbügel 65 still steht, rutscht dabei die Steuerscheibe 64 gegenüber dem Federbügel 65 durch und der Federbügel 65 von Kerbe zu Kerbe zwischen den axialen Mitnehmervorsprüngen auf der Stirnfläche der Steuerscheibe

Der in der Bohrung 49 des Rohrskitzens 13 geführte StöCbl 48 weist im Inneren eine zentrale , zum unteren Ende des Stösels 48 hin offene Bohrung 71 auf, in die die Justierspindel 22 eingesteckt ist. Die Justierspindel 22 trägt auf ihrem innerhalb der Bohrung 71 liegenden Endabschnitt eine mittels Außengewinde 72 der Justierspindel 22 verstellbar gehaltene Spannmutter 73 und ein Tellerfederpaket 74, das zwischen der Spannmutter 73 und dem Boden 75 der Bohrung 71 gehalten ist. Die Bohrung 71 des Stöfels 48 ist an ihrem offenen Ende mittels einer in die Bohrung eingeschraubten Mutter 76 mit zentraler Durchgangsöffnung 77, durch die sich die Justierspindel 22 hindurcherstreckt, verschlossen. Mittels der sich gegenüber dem Boden 75 abstützenden Federn des Tellerfederpaketes 74 wird d?.e Spannmutter 73 und mit dieser die Justierspindel 22 bei der Anordnung in Fig. 2 federelastisch nach unten und gegen die Mutter 76 gedruckt*

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Bei Betätigung der Antriebseinrichtung wird über Antriebsmotor 17, Stirnradgetriebe und Planefenradgefriebe 20 sowie Exzenterstellantrieb 21 das Pleuel 45 angetrieben, sodaß der Stöfel 48 eine Hubbewegung in Längsrichtung der Justierspindel 22 ausführt. Für eine /bwärrsbewegung der Ventilspindel 24 wird die Abwärtsbewegung des Srösels über die sich auf dem Boden 75 abstützenden Tellerfedern des Tellerfederpaketes 49, ferner über das sich auf der Spannmutter 73 abstützende Tellerfederpaket 74 und über das Gewinde 72 auf die Justierspindel 22 übertragen, die sich sodann abwärts bewegt. Bei der Rückhubbewegung in entgegengesetzter Richtung, bei der sich also der
Stösel 48 innerhalb der Bohrung 49 nach oben bewegt, greift die Mutter 76 mit
ihrer oberen Fläche an der Spannmutter 73 an und zieht über diese die Justierspindel und damit die Ventilspindel 24 nach oben. Das Tellerfederpaket 74 gleicht bei der
abwärts gerichteten Schließbewegung aus und verhindert eine thermische Verspannung. Die Federkraft des Tellerfederpaketes 74 ist durch Verstellung der Spannmutter 73
einstellbar.

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Claims

Kehl D-73M_ Esslingieri Dipl.-lng. Hartmut Kehl

Kratzsch Miilbergerstr. 65 Dipl.-lng. VoikharJ Kratzen

Telefon Stuttgart 0711-35 99 92 Deutsche Bank Esslingen 210 903 cable «kehlpatent» esslingenneckar Postscheckamt Stuttgart 10004

Chase Manhattan Bank New York

Werner Riester KG 28. August 1973

Armaturen- und Maschinenantriebe Anwaltsakte 1137

7302 Neilingen

Patentansprüche

1 .^Antriebseinrichtung für insbesondere translatorisch bewegbare Stellglieder, insbesondere Armaturen, mit einem Antriebsmotor, einem mit dem Stellglied zu dessen Antrieb kuppelbaren Zwischenglied und einem mit dem Antriebsmotor einerseits und dem Zwischenglied andererseits gekuppelten Stellgetriebe, dadurch gekennzeichnet, daß das Stellgetriebe ein Planerenradgetriebe(20)aufweist, das aus zwei rückkehrenden Umlaufrädergetrieben mit einem gemeinsamen Steg besteht.
2. Antriebseinrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß das Planetenradgetriebe ( 20 ) ein aussenverzahntes Antriebssonnenrad ( 31 ), ein innenverzahntes Abtriebssonnenrad ( 32 ), ein feststehendes Innenzahnrad ( 33 ) und ferner einen Planetenräderblock ( 34 ) aufweist, dessen Planetenräder ( 35 ) sowohl mit dem feststehenden Innenzahnrad ( 33 ) als auch mit den innenverzahnten Abtriebssonnenrad ( 32 ) in Eingriff stehen.
3. Antriebseinrichtung nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß der Planetenräderblock ( 34 ) aus einem Doppelscheibenkäfig besteht mit drei im Doppelscheibenkäfig drehbar gelagerten Planetenrädern ( 35 ), die in einer gemeinsamen Ebene konzentrisch zur Käfigmitte und jeweils um 120 in Umfangsrichtung versetzt

/daß

zueinander angeordnet sind, und das feststehende Innenzahnrad (· 33 ) des Planerenradgetriebes ( 20 ) und das innenverzahnte Abtriebssonnenrad ( 32 ), die beide mit den

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Planetenrädern ( 35 ) in Eingriff stehen, etwa gleiche Abrollradien, jedoch verschiedene Zähnezahlen aufweisen.
4. Antriebseinrichtung nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß die Zähnezahldifferenz zwischen dem feststehenden Innenzahnrad ( 33 ) und dem innenverzahnten Abtriebssonnen rad ( 32 ) 3 beträgt.
5. Antriebseinrichtung nach einem der Ansprüche 1 - 4, wobei das Zwischenglied als translatorisch bewegbarer Stößel und das Stellgetriebe zur Umsetzung der rotatorischen Antriebsbewegung in eine translatorische Stef!bewegung ausgebildet ist, dadurch gekennzeichnet, daß auf der Abtriebsseite des Planetenradgetriebes(20)ein mit letzterem getrieblich gekoppelter Exzenterstellantrieb ( 21 ) angeordnet ist, der mit dem Stößel ( 48 ) gekuppelt ist.
6. Antriebseinrichtung nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, daß der Exzentersfellantrieb { 21 ) eine Verstellvorrichtung zur Verstellung der Exzentrizität aufweist.
7. Antriebseinrichtung nach Anspruch 5 oder 6, dadurch gekennzeichnet, daß der Exzenterstellantrieb ( 21 ) einen exzentrisch (Exzentrizität e^) am innen verzahn ten Abfriebssonnenrad ( 32 ) des Planetenradgetriebes ( 20 ) befestigten Kurbelzapfen ( 44 ) und femer ein Pleuel ( 45 ) aufweist, das an einem Ende mit dem Kurbelzapfen ( 44 ) gekuppelt ist und mit dem anderen Ende am translatorisch verschiebbar geführten Stößel ( 48 ) angelenkt ist.
8. Antriebseinrichtung nach Anspruch 6 und 7, dadurch gekennzeichnet, daß die Verstellvorrichtung zwischen dem einen Ende des Pleuels ( 45 ) und dem Kurbelzapfen ( 44 ) angeordnet ist.

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9. Antriebseinrichtung nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, daß die Verstellvorrichtung eine Exzenterscheibe ( 50 ) aufweist, die exzentrisch (Exzentrizität e^ und in ihrer Exzentrizität verstellbar auf dem Kurbelzapfen ( 44 ) sitzt und an der das Pleuel (45) mit dem einen Ende angelenkt is
10. Antriebseinrichtung nach Anspruch 9, dadurch gekennzeichnet, daß auf einem Abschnitt des Kurbelzapfens ( 44 ) eine Zwischenmutter ( 52 ) formschlüssig gehalten ist, die mit der auf dem Kurbelzapfen ( 44 ) relativ zu diesem verdrehbar gehaltenen Exzenterscheibe ( 50 ) formschlüssig in Eingriff steht.
11. Antriebseinrichtung nach Anspruch 10, dadurch gekennzeichnet, daß zur formschlüssigen Halterung der Zwischenmutter ( 52 ) letztere und der Abschnitt des Kurbelzapfens ( 44 ) eine Axial verzahnung ( 51 ), z.B. nach dem Prinzip der Vielkeilwelle, aufweisen und daß die Zwischen nutter ( 52 ) und die Exzenterscheibe ( 50 ) zur formschlüssigen axialen Kopplung zwischen beiden eine Stirnflächenverzahnung ( 53 ) , vorzugsweise eine Hirth-Verzahnung, aufweisen.
12. Antriebseinrichtung nach Anspruch 10 oder 11, dadurch gekennzeichnet, daß die Zwischen mutter ( 52 ) zur formschlüssigen Kopplung mit der Exzenterscheibe ( 50 ) mittels einer auf dem Kurbelzapfen ( 44 ) sitzenden Kiemmutter ( 58 ) in Axialrichtung gegen die Exzenterscheibe ( 50 ) anpressbar und zum Lösen der formschlüssigen Kopplung bei gelockerter Kiemmutter ( 58 ) in Gegenrichtung von der Exzenterscheibe ( 50 ) wegschiebbar ist.
13. Antriebseinrichtung nach einem der Ansprüche 9 - 12, dadurch gekennzeichnet, daß die Exzenterscheibe ( 50 ) in Axialebene geteilt ist und zwei · über einen axialen Vorsprung ( 54 ) formschlüssig in Umfangsrichtung miteinander kuppelbare Scheibenhälften ( 55 ) besitzt, zwischen denen auf einer Umfangslagerflache ( 56 ) das Pleuel ( 45 ) mit seinem einen Ende drehbar gelagert ist.

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14. Antriebseinrichtung nach einem der Ansprüche 5 - 13, dadurch gekennzeichnet, daß der Stößel ( 48 ) im Inneren eine zentrale , zu dem der Anlenkung des Pleuels ( 45 ) gegenüberliegenden Stößelende offene Bohrung ( 71 ) aufweist, in die eine koaxiale , mit dem Stellglied ( Ventil 16 ) kuppelbare Justierspindel ( 22 ) eingesteckt ist, die auf ihrem innerhalb der Bohrung ( 71 ) liegenden Endabschnitf eine mittels Gewinde ( 72 ) verstellbar gehaltene Spannmutter ( 73 ) und ein Federelement ( 74 ), vorzugsweise ein Tellerfederpaket , trägt, das zwischen dem Boden ( 75 ) der Bohrung ( 71 ) und der Spannmutter ( 73 ) gehalten ist, und daß die Bohrung ( 71 ) des Stößels ( 48 ) an ihrem offenen Ende mittels einer in die Bohrung eingeschraubten Mutter ( 76 ) mit zentraler Durchgangsöffnung ( 77 ), durch die sich die Justierspindel ( 22 ) hindurch erstreckt, verschlossen ist und die Spannmutter ( 73 ) im Inneren der Bohrung ( 71 ) gegen die Mutter ( 76 ) federelastisch angedrückt wird.
15. Antriebseinrichtung nach einem der Ansprüche 1 - 14, mit einer Endlagenabschaitung mittels Endlagenschaltern, dadurch gekennzeichnet, daß eine Sreuerwelle ( 61 ) vorgesehen ist, die zwei in Umfangsrichtung um 180° versetzte Nocken ( 62 ) , denen je ein Endlagenschalter ( 63 ) zugeordnet ist, und femer eine Kupplung aufweist, mittels der die Steuerwelle { 61 ) in Umfangsrichtung verstellbar an den Abtrieb des Planetenradgetriebes ( 20 ) angekuppelt ist.
16. Antriebseinrichtung nach Anspruch 15, dadurch gekennzeichnet, daß die Steuerwelle (61 ) an den mit unverstellbarer Exzentrizität (ej) umlaufenden Teil des Exzenterstellantriebes ( 21 ) angekuppelt ist und mit konstantem und von der jeweils eingestellten Exzentrizität (eJ des verstellbaren Teils des Exzenterstellantriebes ( 21 ) unabhängigem Umfangsweg umläuft.

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17. Antriebseinrichtung nach Anspruch 15 oder 16, d adurch gekennzeichnet, daß die Kupplung aus einer Steuerscheibe ( 64 ) einerseits, die drehfest auf der Steuerwelle ( 61 ) sitzt und auf einer Stirnfläche in Umfangsrichtung gleichmäßig verteilte axiale Mitnehmervorsprünge, vorzugsweise Kerben mit zugeordneten Erhöhungen, aufweist, und einem Federbügel ( 65 ) andererseits besteht,, der drehfest am Kurbelzapfen ( 44 ) gehalten ist und federelastisch gegen die Mitnehmervorsprünge der Steuerscheibe ( 64 ) drückt, wobei zur Verstellung der Umfangsstellung der Steuerwelle ( 61 ) relativ zum Kurbelzapfen ( 44 ) die Steuerwelle ( 61 ) mittels eines Stellrades ( 66 ) drehbar ist und die Steuerscheibe ( 64 ) gegenüber dem Federbügel ( 65 ) durchrutscht.

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