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Die
Erfindung betrifft einen Ventilantrieb, der insbesondere zum Einsatz
an Gasventilen mit Selbstschlusscharakteristik zweckmäßig einzusetzen
ist.
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Während die
Ventilantriebe kleinerer Gasventile meist durch Elektromagnetantriebe
gebildet werden, sind bei Gasventilen größerer Leistung als Antriebe
häufig
Stellmotoren in Gebrauch. Der Stellmotor wirkt dann durch ein geeignetes
Getriebe auf die Ventilspindel bzw. das Ventilverschlussglied, um dieses
von einem Ventilsitz weg in Öffnungsrichtung oder
auf den Ventilsitz hin in Schließrichtung zu bewegen. Zum Schließen des
Ventils setzt das Ventilverschlussglied auf dem Ventilsitz auf.
Hierbei stoppt der Motor. Er muss dazu entsprechend abgebremst werden.
Geschieht die nicht, kann der Ventilsitz durch die kinetische Energie
des Motors und die daraus resultierende beim Auftreffen des Ventilverschlussglieds
auftretende Kraft überlastet
werden. Das kann zu Schaden an dem Ventilsitz und/oder dem Ventilverschlussglied
führen.
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Davon
ausgehend, ist es Aufgabe der Erfindung einen verbesserten Ventilantrieb
zu schaffen.
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Diese
Aufgabe wird durch den Ventilantrieb nach Anspruch 1 gelöst:
Der
erfindungsgemäße Ventilantrieb
eignet sich zum Antrieb von Einzelventilen, Doppelventilen, Klappen oder ähnlichen
Stellarmaturen. Er weist zumindest einen Antriebsmo tor auf, der über ein
Getriebe mit dem Ventilverschlussglied des Ventils verbunden ist. Das
Getriebe enthält
einen in Schließrichtung
des Ventils wirksamen Freigang. Während das Ventilverschlussglied
der von dem Antriebsmotor vorgegebenen Bewegung beim Öffnen des
Ventils ohne weiteres folgt, bewirkt der Freigang, dass sich der
Antriebsmotor beim Schließen
des Ventils nach dem Aufsetzen des Ventilverschlussglieds auf seinen Ventilsitz
in gleicher Schließrichtung
weiter bewegen kann, ohne dass das Ventilverschlussglied den Antriebsmotor
abbremsen müsste.
Der Freigang bewirkt ein Abkoppeln der Trägheit des Antriebs von dem
Ventilverschlussglied nach dem Aufsetzen desselben.
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Ein
solcher Freigang kann beispielsweise geschaffen werden, indem in
oder an dem Getriebe an geeigneter Stelle, zum Beispiel zwischen
dem Getriebe und dem Motor, eine Freilaufkupplung angeordnet wird.
Vorzugsweise wird der Freigang jedoch möglichst an einer dem Ventilverschlussglied
nahen Stelle angeordnet, um einen möglichst großen Teil der Massenträgheit des
Antriebs von dem Ventilverschlussglied fern zu halten. Wird das
Ventilverschlussglied beispielsweise durch Zug an einer Ventilspindel
in Offenstellung von dem Ventilsitz weg bewegt, kann zur Übertragung
der Zugbewegung ein Zugmittel verwendet werden. Unter einem „Zugmittel” wird dabei
jedes zur Übertragung
von Zugkräften, nicht
aber zur Übertragung
von Druckkräften
geeignete Mittel verstanden, wie beispielsweise Ketten (Rollenketten,
Gliederketten und dergleichen), Zugseile, Zugbänder, Stahlbänder, Zahnriemen
oder ähnliches.
In diesem Fall ist es zweckmäßig, das Ventilverschlussglied
durch eine Schließfeder
in Schließrichtung
vorzuspannen. Die Ventilöffnungsbewegung
wird durch das (von der Schließfeder) straff
gespannte Zugmittel 1:1 auf das Ventilverschlussglied übertragen.
Beim Schließen
des Ventils bleibt das Zugmittel unter der Wirkung der Kraft der Schließfeder so lange
straff gespannt, bis das Ventilverschlussglied auf dem Ventilsitz
aufsitzt. Der Antriebsmotor und das Getriebe können dann mit dem ihnen innewohnenden
Schwung noch etwas weiterlaufen, wobei das Zugmittel diese Bewegung
nicht mehr auf das Ventilverschlussglied überträgt, sondern erschlafft und
seitlich ausweicht, wodurch der genannte Freigang gebildet ist.
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Der
Freigang ist dabei vorzugsweise wenigstens so groß wie der
Bremsweg des Antriebsmotors, d. h. der Weg, den der Antriebsmotor
bzw. das von dem Ventilverschlussglied fern liegende Ende des Zugmittels
nach dem Aufsitzen des Ventilverschlussglieds beim Schließen des
Ventils noch zurücklegt.
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Die
genannten Maßnahmen
gestatten die Nutzung von relativ kleinen Schrittmotoren oder anderen
elektrischen Kleinantrieben zur Betätigung relativ großer Ventile.
Das zwischen dem Antriebsmotor und dem Ventilverschlussglied vorhandene
Getriebe kann eine erhebliche Untersetzung aufweisen. Eine solche
Untersetzung bewirkt die Erzeugung großer Antriebskräfte an dem
Ventilverschlussglied bei geringen Antriebskräften oder Antriebsdrehmomenten
des Antriebsmotors. Der Antriebsmotor läuft entsprechend mit relativ
hoher Drehzahl. Er speichert dabei erhebliche kinetische Energie,
die durch den oben genannten Freigang aber von dem Ventilsitz ferngehalten
wird.
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Weiter
gestattet der Freigang einen Schnellschluss des Ventils und zwar
sowohl motorunterstützt
als auch in stromloser Zustand. Durch den Schnellschluss sich im
Ventilantrieb aufbauende kinetische Energie wird nicht durch Aufsetzen
des Ventilverschlussglieds auf dem Ventilsitz abgebaut, sondern
indem der Antrieb innerhalb des Freigangs ausläuft.
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Der
Freigang kann auch durch abweichende technische Mittel realisiert
werden. Beispielsweise kann er bei Ventilen, die durch Schub an
der Ventilspindel zu öffnen
und durch Bewegung in Gegenrichtung zu schließen sind, erhalten werden,
indem der Ventilantrieb schlicht auf eine Stirnfläche oder
anderweitige Endfläche
der Ventilspindel drückt,
um das Ventil zu öffnen.
Beim Schließen
kann ein auf die Ventilspindel drückender Stößel des Getriebes zunächst mit
der Ventilspindel zusammen in Schließrichtung laufen. Dazu kann
die Ventilspindel durch eine Schließfeder in Schließrichtung
vorgespannt sein. Nach Aufsetzen des Ventilverschlussglieds auf dem
Ventilsitz bleibt die Ventilspindel stehen, während der Stößel noch
weiter laufen kann und dabei von der Stirnfläche der Ventilspindel (oder
einer anderweitigen entsprechenden Anlagefläche) abhebt und noch ein Stück weiter
läuft.
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Außerdem kann
der Freigang durch eine sogenannten „Getriebelose” erzeugt
werden. Eine Getriebelose wird durch Verbindungsglieder gebildet, die
in Kraftübertragungsrichtung
ein Spiel haben, das größer ist
als der Bremsweg des Antriebsmotors. Der Bremsweg ist dabei der
an den betreffenden Gliedern beim Bremsen des Antriebsmotors auftretende
Weg.
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Weitere
Abwandlungen sind möglich.
Vorteilhafte Details von Ausführungsformen
ergeben sich außerdem
aus der Zeichnung, der Beschreibung oder Unteransprüchen. Die
Beschreibung beschränkt
sich auf wesentliche Aspekte der Erfindung und sonstiger Gegebenheiten.
Die Zeichnung ergänzt
die Beschreibung. Es zeigen:
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1 ein
Ventil mit Ventilantrieb in schematischer Prinzipdarstellung im
Schließzustand.
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2 das
Ventil nach 1, in Offenzustand.
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3 das
Ventil nach 1 und 2, nach einem
Schnellschluss.
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4 die
Ventilöffnungs-
und Schließbewegung
als Diagramm.
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5 eine
abgewandelte Ausführungsform des
erfindungsgemäßen Ventilantriebs
in schematischer Darstellung in Offenstellung.
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6 den
Ventilantrieb nach 5 nach Schnellschluss des Ventils.
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7 eine
weitere abgewandelte Ausführungsform
des erfindungsgemäßen Ventilantriebs
an einem Ventil in Offenstellung,
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8 das
Ventil und den Ventilantrieb nach 7 nach einem
Schließvorgang,
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9 eine
bevorzugte Ausführungsform
des erfindungsgemäßen Ventilantriebs
an einem Ventil in Schließstellung,
und
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10 die
Ausführungsform
nach 9 in Schließstellung.
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In 1 ist
ein Gasventil 1 mit einem Ventilantrieb 2 schematisch
veranschaulicht. Das Gasventil 1 umfasst ein Ventilgehäuse 3 mit
einem Eingang 4 und einem Ausgang 5. Zwischen
beiden ist eine Gehäusewand 6 mit
einem Ventilsitz 7 angeordnet. Dieser wird beispielsweise
durch eine in der Gehäusewand 6 ausgebildete Öffnung gebildet.
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Dem
Ventilsitz 7 ist ein Ventilverschlussglied 8 zugeordnet,
das von einer Ventilspindel 9 getragen sein kann. Diese
ist abgedichtet aus dem Gehäuse 3 herausgeführt. Im
vorliegenden Ausführungsbeispiel ist
das Ventilverschlussglied 8, das einen größeren Durchmesser
als der von dem Ventilsitz umgrenzte Durchgang aufweist, auf der
Seite des Eingangs 4 angeordnet. Auf dieser Seite ist auch
die Ventilspindel 9 angeordnet, so dass sie aus dem Gehäuse 3 herausgezogen
werden muss, um das Ventil zu öffnen.
Um das Gasventil 1 in Schließstellung zu halten oder in
Schließstellung
zu bewegen, ist eine Schließfeder 10 vorgesehen,
die sich im vorliegenden Ausführungsbeispiel
zwischen dem Ventilgehäuse 3 und dem
Ventilverschlussglied 8 abstützt. Sie kann konzentrisch
zu der Ventilspindel 9 angeordnet und als Schraubenfeder
ausgebildet sein. Andere Ausführungen
der Schließfeder 10 sind
möglich,
so lange sie dazu geeignet sind, das Ventilverschlussglied 8 gegen
den Ventilsitz 7 zu drücken
und einen entsprechenden Öffnungshub
zuzulassen.
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Der
Ventilantrieb 2 weist einen Antriebsmotor 11 auf,
der beispielsweise als Schrittmotor 12 ausgebildet sein
kann. Als Abtrieb dient ihm eine Welle 13, die zum Beispiel
ein Ritzel 14 trägt.
Der Antriebsmotor 11 dient zum Antrieb des Ventilverschlussglieds 8 vermittels
eines Getriebes 15. Das Getriebe 15 setzt die
Drehbewegung der Welle 13 in eine Linearbewegung der Ventilspindel 9 um.
Es weist eine Untersetzungscharakteristik auf. Dies bedeutet, dass die
an der Ventilspindel 9 wirksam werdende Kraft größer ist
als die an dem Ritzel 14 wirkende Umfangskraft.
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Zu
dem Getriebe 15 gehören
das Ritzel 14 und ein mit diesem kämmendes Zahnrad 16,
dessen Durchmesser vorzugsweise größer als der Durchmesser des
Ritzels 14 ist. Das Zahnrad 16 ist in einem nicht
weiter veranschaulichten Antriebsgehäuse um eine Achse 17 drehbar
gelagert. Außerdem
kann eine mit dem Zahnrad 16 starr verbundene konzentrisch
zu der Achse 17 angeordnete Welle mit einem Positionssensor 18 zum
Beispiel in Gestalt eines Drehgebers zusammenwirken, um die aktuelle
Position des Zahnrads 16 zu erfassen.
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Das
Zahnrad 16 ist beispielsweise drehfest mit einer Wickeltrommel,
Wickelwelle oder einem weiteren Rad 19 gekoppelt, das als
Wickelspule oder auch als Kettenrad ausgebildet sein kann. An diesem Rad 19 ist
ein Ende 20 eines Zugmittels 21 befestigt, dessen
anderes Ende 22 mit der Ventilspindel 9 verbunden
ist. Das Zugmittel 21 kann, wie dargestellt, als Kette,
alternativ aber auch als Seil, als Stahlband oder ähnliches
in Zugrichtung starres ansonsten aber flexibles Zugmittel ausgebildet
sein. Im vorliegenden Ausführungsbeispiel
wird das Zugmittel 21 durch eine Rollenkette 23 gebildet.
Sie weist zumindest zwei parallel zueinander angeordnete Reihen
sich gegenseitig überlappender
Laschen auf, die untereinander durch Rollen tragende Nieten verbunden sind.
Die Rollenkette 23 ist dabei so angeordnet, dass sie von
dem Rad 19 wenigstens teilweise aufgewickelt werden kann,
dessen Durchmesser vorzugsweise kleiner als der Durchmesser des
Zahnrads 16 ist.
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Dem
Zugmittel 21 kann eine Spanneinrichtung 24 zugeordnet
sein. Zu diesem kann eine Rolle 25 gehören, die durch eine Feder 26 in
einer solchen Richtung quer zu dem Zugmittel 21 vorgespannt
ist, in der das Zugmittel 21 flexibel ist. Die Rolle 25 ist
dabei vorzugsweise zwischen dem Ablaufpunkt des Zugmittels 21 von
dem Rad 19 und dem Ende 22 angeordnet.
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Der
insoweit beschriebene Ventilantrieb 1 arbeitet wie folgt:
In 1 ist
das Gasventil 1 geschlossen. Die Schließfeder 10 drückt das
Ventilverschlussglied 8 auf den Ventilsitz 6 und
hält es
in Schließstellung. Das
Zugmittel 21 ist weitgehend gestreckt, wobei es jedoch
keine nennenswerte Spannung aufbaut.
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Soll
das Gasventil 1 nun geöffnet
werden, wird der Schrittmotor 12 entsprechend angesteuert. Er
dreht das Ritzel 14 und dadurch mit entsprechend geringere
Winkelgeschwindigkeit das Zahnrad 16. Infolgedessen dreht
auch das drehfest mit diesem gekuppelte Rad 19 in 1 in
Uhrzeigersinn und wickelt dadurch die Rollenkette 23 oder
ein anderes entsprechendes Zugmittel 21 etwas auf. Das
Zugmittel 21 zieht dadurch an der Ventilspindel 19 und öffnet das
Ventil gegen die Kraft der Schließfeder 10, wie 2 zeigt.
Das Ventil geht dadurch in Offenstellung. Das Ventilverschlussglied 8 ist
in dieser Offenstellung von dem Ventilsitz 7 weg bewegt.
Es kann Gas von dem Eingang 4 zu dem Ausgang 5 strömen. Die
komprimierte Schließfeder 10 spannt
das Zugmittel 21. Durch entsprechendes Rechts- oder Linksdrehen
der Welle 13 des Schrittmotors 12 kann der Gasstrom moduliert,
d. h. das Gasventil 18 mehr oder weniger weit geöffnet werden.
Die Position des Ventilverschlussglieds 8 ist über dem
Positionssensor 18 mittelbar erfassbar.
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Alternativ
zu dem Positionssensor 18, der die Drehstellung des Zahnrads 16 erfasst,
kann auch ein Positions sensor in oder an dem Gasventil 1 vorgesehen
sein, um die Position der Ventilspindel 9 und/oder des
Ventilverschlussglieds 8 direkt oder indirekt zu erfassen.
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Der
Schrittmotor 12 weist ein vorzugsweise geringes Rastmoment
auf, das trotz vorhandener Getriebeuntersetzung nicht ausreicht,
um die Kraft die Schließfeder 10 überwinden
und das Ventil offen zu halten. Deshalb schließt das Gasventil 1 automatisch,
wenn der Schrittmotor 12 stromlos wird. Es wird zur Erläuterung
eines solchen Vorgangs nachfolgend davon ausgegangen, dass das Gasventil 1 in
voll offenem Zustand war. In diesem hat das Ventilverschlussglied 8 seine
größtmögliche Entfernung
von dem Ventilsitz 7. Dies entspricht einem Zeitpunkt t1
in dem Diagramm nach 4. Die dort vorhandene Kurve
I markiert zunächst
das Öffnen
und dann das Offenstehen des Gasventils. Die senkrechte Achse des
Diagramms veranschaulicht die Position des Ventilverschlussglieds 8.
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Zu
dem Zeitpunkt t2 wird der Schrittmotor 12 stromlos. Die
Schließfeder 10 beschleunigt
nun das Ventilverschlussglied 8 in Richtung auf den Ventilsitz 7,
wobei über
die Ventilspindel 9 und das Zugmittel 21 das Zahnrad 16 und
der Rotor des Schrittmotor 12 mitgeschleppt d. h. drehbeschleunigt
werden. Zu einem Zeitpunkt t3 setzt das Ventilverschlussglied 8 auf
dem Ventilsitz 7 auf, womit das Gasventil 1 ganz geschlossen
ist. An dem Ventilsitz 7 schlagen aber nur das Ventilverschlussglied 8 und
die mit ihm unmittelbar verbundene Ventilspindel 9 an.
Der Schrittmotor 12 und das an ihn angeschlossene Getriebe laufen
hingegen durch den vorhandenen Freigang Δx gewissermaßen „ins Leere”.
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Nachdem
das Ventilverschlussglied 8 auf dem Ventilsitz 7 aufgesessen
ist und das Zahnrad 16 mit einigem Schwung noch weiter
dreht, erschlafft das Zugmittel 21, wie es 3 veranschaulicht.
Die optional vorhandene Spanneinrichtung 24 sorgt dabei
dafür,
dass die Kette 23 definiert an dem Rad 19 anliegend
gehalten wird. Vorhandene Reibung elektrische Dämpfung und sonstige Bremseinflüsse führen nun
dazu, dass der Schrittmotor 12 in einem Bremsweg B ausläuft. Als
Bremsweg wird dabei derjenige Weg verstanden, den die Ventilspindel 9 noch zurückgelegt
hätte,
wenn das Ventilverschlussglied 8 nicht auf dem Ventilsitz 7 aufgesessen
wäre. Wie
aus 4 ersichtlich ist, ist der maximale der Freigang Δx zumindest
etwas größer als
der Bremsweg B. Mit anderen Worten, das Auslaufen des Antriebsmotors 11 und
seines Getriebes 15 findet innerhalb des Freigangs Δx statt.
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Die 5 und 6 veranschaulichen
eine abgewandelte Ausführungsform
des erfindungsgemäßen Ventilantriebs 2'. So weit dieser
gleiche oder funktionsähnliche
Bauelemente aufweist wie der vorstehend beschriebene Ventilantrieb
sowie hinsichtlich des Gasventils 1 wird auf die vorige
Beschreibung verwiesen.
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Ergänzend gilt,
dass anstelle eines Zugmittels 21 zur Realisierung des
Freigangs Δx
eine Getriebelose 27 angewendet worden ist. Diese wird durch
einen an dem Zahnrad 16 exzentrisch gelagerten Zapfen 28 oder
sonstigen Mitnehmer gebildet, der in einer Öffnung 29 eines mit
der Ventilspindel 9 verbundenen Abtriebs 30 sitzt.
Die Öffnung 29 ist
bezogen auf die Bewegungsrichtung des Zapfens 28 größer als
der Bremsweg des Schrittmotors 12 mit dem Getriebe 15.
Dadurch bleiben die Ventilspindel 9 und der Abtrieb 30 stehen,
wenn das Ventilverschlussglied 8, wie 6 zeigt
auf dem Ventilsitz 7 aufsitzt, wobei der Schrittmotor 12 und
mit ihm das Zahnrad 16 noch zumindest für den Bremsweg weiter laufen
können.
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Eine
weitere Abwandlung der in den 5 bis 6 veranschaulichten
Ausführungsform
ergibt sich aus den 7 und 8 zu der
die vorstehende Beschreibung entsprechend gilt. Ergänzend wird
darauf hingewiesen, dass die Schließfeder 20' dieses Ventilantriebs 2'' hier in dem Abtrieb 30 angeordnet ist.
Sie klemmt den Zapfen 28 in dem Abtrieb 30 spielfrei
ein, so dass das Ventilverschlussglied 8 der Bewegung des
Zahnrads, d. h. der Vertikalbewegungskomponente des Zapfens 28 unmittelbar
folgt. Sobald das Ventilverschlussglied 8 gemäß 8 in Schließstellung
angekommen ist, kann der Zapfen 28 nur noch gegen die Kraft
der Schließfeder 10' weiterlaufen,
wodurch diese gespannt und die Bewegungsenergie des Getriebes und
des Antriebsmotors 11 abgebaut wird.
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In 9 ist
die derzeit bevorzugte Ausführungsform
des Gasventils 1 veranschaulicht. Diese beruht weitgehend
auf der Ausführungsform
nach den 1 und 2. Auf die
entsprechenden Teile der Figurenbeschreibung wird unter Zugrundelegung gleicher
Bezugszeichen verwiesen.
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Bei
dem Gasventil 1 nach 9 und 10 ist,
wie schon vorstehend beschrieben, als Antriebsmotor 11 beispielsweise
ein Schrittmotor 12 vorgesehen. Dieser treibt wiederum
mittels eines Ritzels 14 das Zahnrad 16. Dieses
Zahnrad 16 ist über
eine Freilaufkupplung 31 mit dem Kettenrad 19 verbunden.
Mit dem Rad 19 steht wiederum die Rollenkette 23 in
formschlüssigem
Eingriff. Anstelle des Kettenrads 19 und der Rollenkette 23 können auch
andere formschlüssig
zusammenwirkende Getriebemittel, wie beispielsweise ein Zahnriemen
und eine Zahnriemenscheibe, zur Anwendung kommen. Die Freilaufkupplung 31 stellt
in einer Drehrichtung eine Kraft übertragende Verbindung zwischen
dem Zahnrad 16 und dem Rad 19 her, während sie
den Kraftschluss bei Momentübertragung in
Gegenrichtung aufhebt. Insbesondere ist die Freilaufkupplung 31 so
orientiert, dass sie in Ventilöffnungsrichtung
wirkende Antriebsmomente von dem Zahnrad 16 auf das Rad 19 überträgt, während bei
Drehmomentumkehr keine Kopplung gegeben ist. Bei der Ausführungsform nach 9 bewirkt
eine Drehung des Zahnrads 16 im Uhrzeigersinn eine Mitnahme
des Rads 19 ebenfalls in Uhrzeigerrichtung. Hingegen kann
das Rad 19 beliebig in Uhrzeigerrichtung gedreht werden,
ohne das Zahnrad 16 mitzunehmen. In 9 ist schematisch
ein Klemmrollenfreilauf veranschaulicht. Es können aber auch alle anderen
Arten von Freilaufkupplungen zur Anwendung kommen.
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Die
Rollenkette 23 ist anders als bei der Ausführungsform
nach 1 nicht an dem Rad 19 befestigt. Vielmehr
läuft sie über dieses
Rad 19, wobei ihr Ende 20 mit einer Spanneinrichtung 32 verbunden ist.
Zu dieser gehört
ein Federmittel, zum Beispiel in Gestalt einer Zugfeder, oder auch,
wie in 9 veranschaulicht, einer Druckfeder 33,
die über
ein geeignetes Kraftübertragungsmittel,
wie beispielsweise eine Stange 34, mit dem Ende 20 verbunden
ist, um dieses von dem Rad 19 weg zu ziehen. Im Ergebnis wirkt
somit die Kraft der Druckfeder der Kraft der Schließfeder entgegen.
Im bevorzugten Ausführungsfall
ist deshalb die Schließfeder 10 stärker als die
Druckfeder 33.
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Zum öffnen des
Gasventils 1 wird der Schrittmotor 12 so angesteuert,
dass das Zahnrad 16 in Öffnungsrichtung,
d. h. bei 9 im Uhrzeigersinne dreht. Die
Freilaufkupplung 31 nimmt das Rad 19 mit. Die
Rollenkette 23 wird aus Sicht der Ventilspindel 9 aufgewickelt,
wodurch das Ventilverschlussglied 8 von dem Ventilsitz 7 abgehoben
wird. Die von dem Rad 19 ablaufende Kette wird dabei von
der Spanneinrichtung 32 straff gehalten, wie aus 10 hervorgeht.
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Wird
der Schrittmotor 12 nun stromlos bewirkt die Schließfeder 10 einen
Schnellschluss des Gasventils 1. Dabei geht das Gasventil 1 von
dem Zustand nach 10 in den Zustand nach 9 über. Die
Schließfeder 10 treibt
dabei über
die Ventilspindel 9 und die Rollenkette 23 das
Rad 19 im Gegenuhrzeigesinne an. Über die zunächst noch im Eingriff befindliche
Freilaufkupplung 31 wird dabei auch das Zahnrad 16 in
Gegenuhrzeigersinne angetrieben. Dieses treibt den Schrittmotor 12 an,
der somit in Schließrichtung
läuft.
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Trifft
das Ventilverschlussglied 8 auf den Ventilsitz auf, stoppt
es abrupt. Entsprechend bleibt auch das Rad 19 stehen.
Die Freilaufkupplung 31 öffnet aber und gestattet ein
Weiterdrehen des Zahnrads 16 im Gegenuhrzeigersinn. Dadurch
kann die in dem Zahnrad 16 und insbesondere in dem Rotor
des Schrittmotors 12 gespeicherte kinetische Energie allmählich abgebaut
werden. Die Freilaufkupplung 31 erbringt somit einen beliebig
großen
Freilgang, d. h. die mit dem Zahnrad 16 drehfest verbundene
Welle 35 kann sich um einen beliebig großen Drehwinkel
in Gegenuhrzeigerrichtung und somit in Schließrichtung gegen das Rad 19 drehen.
Wenn die Welle 35 als eingangsseitige Kupplungshälfte der
Freilaufkupplung 31 und das Rad 19 als ausgangsseitige Kupplungshälfte der
Freilaufkupplung 31 angesehen werden, hat die Kupplungseingangshälfte bezüglich der
Drehmomentübertragung
in Ventilschließrichtung einen
beliebig großen
Freigang. Dieser kann auch als „Freilauf” Δα bezeichnet werden.
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Ein
insbesondere zur Notabschaltung eingerichteter bei Stromausfall
schnell schließender
Ventilantrieb 7 weist zwischen einem (linearen oder rotatorischen)
Antriebsmotor 11 und einem Ventilverschlussglied 8 ein
Getriebe 15 mit einem Freigang Δx auf, der bei der bevorzugten
Ausführungsform
durch Erschlaffung eines Zugmittels realisiert wird. Der Ventilantrieb öffnet das
Ventil gegen die Kraft einer Schließfeder 10 über das
Zugmittel 21. Läuft
der Ventiltrieb hingegen mit hoher Stellgeschwindigkeit in Schließrichtung
und setzt das Ventilverschlussglied 8 auf dem Ventilsitz 7 auf,
kann es stehen bleiben, ohne den Ventiltrieb bremsen zu müssen. Dieser kann
unter Erschlaffung des Zugmittels 21 noch etwas weiterlaufen,
wobei das Zugmittel 21, weil es nicht drucksteif ist, seitlich
ausweicht und somit den Freigang realisiert.
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- 1
- Gasventil
- 2
- Ventilantrieb
- 3
- Ventilgehäuse
- 4
- Eingang
- 5
- Ausgang
- 6
- Gehäusewand
- 7
- Ventilsitz
- 8
- Ventilverschlussglied
- 9
- Ventilspindel
- 10
- Schließfeder
- 11
- Antriebsmotor
- 12
- Schrittmotor
- 13
- Welle
- 14
- Ritzel
- 15
- Getriebe
- 16
- Zahnrad
- 17
- Achse
(in mathematischem Sinne)
- 18
- Positionssensor
- 19
- Rad
- 20
- Ende
- 21
- Zugmittel
- 22
- Ende
- 23
- Rollenkette
- 24
- Spanneinrichtung
- 25
- Rolle
- 26
- Feder
- Δx
- Freigang
- 27
- Getriebelose
- 28
- Zapfen
- 29
- Öffnung
- 30
- Abtrieb
- 31
- Freilaufkupplung
- Δα
- Freilauf
- 32
- Spanneinrichtung
- 33
- Druckfeder
- 34
- Stange
- 35
- Eingangswelle