DE1098778B

DE1098778B - Device for non-uniform translation of a longitudinal movement into another movement in the same direction with radially evading balls, in particular for driving valves with a thermostat

Info

Publication number: DE1098778B
Application number: DER18781A
Authority: DE
Inventors: James Urban Daly
Original assignee: Robertshaw Fulton Controls Co
Current assignee: Robertshaw Controls Co
Priority date: 1955-04-28
Filing date: 1956-04-27
Publication date: 1961-02-02

Description

Vorrichtung zur ungleichförmigen Ubersetzung einer Längsbewegung in eine gleichgerichtete andere Bewegung mit radial ausweichenden Kugeln, insbesondere zum Antrieb von Ventilen mit einem Thermostaten Die Erfindung betrifft Vorrichtungen zur ungleichiörrnigen Übersetzung einer Längsbewegung in eine gleichgerichtete andere Bewegung mit radial ausweichenden Kugeln; insbesondere dient eine solche Vorrichtung zum Antrieb von Ventilen mit einem Thermostatell.Device for the non-uniform translation of a longitudinal movement in another movement in the same direction with radially evading balls, in particular for driving valves with a thermostat The invention relates to devices for unequal translation of one longitudinal movement into another in the same direction Movement with radially evasive balls; such a device is used in particular for driving valves with a thermostat.

Es ist bereits eine Vorrichtung der angegebenen "#rt bekannt, bei der das Verhältnis der Bewegung eines angetriebenen Teils zu der eines treibenden Teils willkürlich mit Hilfe einzelner Kugeln geändert werden kann, die zwischen dem getriebenen und treibenden Teil untergebracht sind. Die Kugeln wirken mit einer oder mehreren Körperflächen zusammen, die je,-,doch von dem getriebenen und treibenden Teil räumlich getrennt und unabhängig einstellbar sind'. je nach der Winkelstellung dieser Körperflächen zueinander ist das Übersetzungsverhältnis zwischen dem treibenden und getriebenen Teil festgelegt. Bei dieser bekannten Vorrichtung ist jedoch mit einer Bewegung des treibenden Teils zwangläufig auch eine Bewegung des getriebenen Teils verknüpft.A device of the specified type is already known at which is the ratio of the movement of a driven part to that of a driving part Partly arbitrary with the help of individual balls can be changed between the driven and driving part are accommodated. The balls work with one or several areas of the body together, each - but from what is driven and driving Partly spatially separated and independently adjustable '. depending on the angular position of these body surfaces to one another is the transmission ratio between the driving force and driven part. In this known device, however, is with a movement of the driving part inevitably also a movement of the driven part Partly linked.

Das Ziel der Erfindung ist es daher, die bekannte Vorrichtung so auszugestalten, daß auch bei Teilhewegungen des treibenden Teils ein gewisser Leerlauf der Vorrichtung möglich ist, bei dem keine Bewegung des getriebenen Teils stattfindet.The aim of the invention is therefore to design the known device so that even with Teilhewegungen the driving part a certain idling of the device is possible in which there is no movement of the driven part.

Bei einer Vorrichtung zur ungleichförmigen Übersetzung einer Längsbewegung in eine gleichgerichtete andere Bewegung mit radial ausweichenden Kugeln, insbesondere zum Antrieb von Ventilen durch einen Thermostaten, werden gemäß der Erfindung die Ku- geln durch eine mit dem Antrieb verbundene, sich längs bewegende und in Bewegungsrichtung sich verjüngende Spindel rädial verschoben und können dabei zwischen zwei Flächen gleiten, die einen konischen Hohlraum einschließen, und von denen die eine fest mit dem Gehäuse und die andere mit einem angetrie-ZD bellen Glied verbunden ist.In an apparatus for non-uniform translation of a longitudinal movement into a rectified other movement with radially evasive balls, in particular for driving valves, by a thermostat, of the invention are in accordance with the balls tapered by a connected to the drive longitudinally moving and in the direction of movement Spindle moved radially and can slide between two surfaces that enclose a conical cavity, and one of which is firmly connected to the housing and the other to a driven ZD barking member.

Weitere Merkmale und Vorteile der Erfindung gellen aus, der folgenden Besehreibung,der Figuren hervor.Other features and advantages of the invention balance out the following Description of the figures.

Fig. 1 ist eine teilweise geschnittene Ansicht der Vo#rrichtung gemäß, der Erfindung, wobei sich das Ventil in der geöffnet#en Stellung befindet; Fig. 2 ist eine teilweise geschnittene Ansicht der Vorrichtung bei geschlossenem Ventil. 1 is a partially sectioned view of the device according to the invention, with the valve in the open position; Figure 2 is a partially sectioned view of the device with the valve closed.

Wie in den Figuren zu sehen ist, ist die. Vorrichtung gemäß der Erfindung in einem Gehäuse, 10; untergebracht, auf des-sen einem Ende ein Aufsatz 12 aufgeschraubt ist. An der anderen Seite des Gehäuses 10 ist ein Durchgang 18 vorgesehen, durch den flüssiger oder gasförmiger Brennstoff einer Ventilkammer 20 zugeführt werden kann. In Üieser Ventilkammer befindet sich ein Ventil 24, das auf einem Ventilsitz 26, der im Gehäuse 10 ausgebildet ist, aufliegen und wie#-der von diesem gelöst werden kann. Diese Öffnungs-bzw. Schließbewegung,des Ventils regelt den Brennstoffdurchtritt vom Durchgang 18 über die Ventilkammer 20 zum Innenraum des Ventilsitzes 26, durch den der Brennstoff abgeleitet wird. Das Ventil 24 sitzt auf einem röhrenförmigen Endstück 28, das zentrisch im Innenraum des Ventilsitzes im, Gleitsitz gehaltert ist. Es wird ferner ständig gegenüber,dem Ventilsitz 26 von Hilfsmitteln (nicht gezeigt) ausgerichtet. Eine Feder 34 sitzt zusammengepreßt zwischen dem Gehä#use 10 und dem Ventil 24 und erteilt diesem eine Spannung in Richtung auf seine geöffnete- Stellung, die in Fig. 1 dargestellt ist.As can be seen in the figures, this is. Device according to the invention in a housing, 10; housed, on one end of which an attachment 12 is screwed. On the other side of the housing 10 , a passage 18 is provided through which liquid or gaseous fuel can be fed to a valve chamber 20. In this valve chamber there is a valve 24 which rests on a valve seat 26 which is formed in the housing 10 and how it can be detached from it. This opening or. Closing movement of the valve regulates the passage of fuel from the passage 18 via the valve chamber 20 to the interior of the valve seat 26, through which the fuel is diverted. The valve 24 sits on a tubular end piece 28 which is held centrally in the interior of the valve seat in the sliding seat. It is also constantly aligned with respect to the valve seat 26 by means (not shown). A spring 34 sits compressed between the Hous # housing 10 and the valve 24 and this left a voltage in the direction of its geöffnete- position, which is shown in FIG. 1.

Eine Buchse 36 ist in eine Bohrung im Ventil 24 eingeschraubt und dient der Aufnahme einer Ventilspinidel 38. Die Ventilspindel 38 sitzt im Gleitsitz in der Bohrung,der Buchse 36, wobei sie axi,al gegenüber dem Ventil 24 ausgerichtet festgehalten wird. Am unteren Ende der Ventilspindel 3,8 befindet sich ein Flansch, der von einer Feder (nicht gezeigt) gegen das untere Ende der Buchse 36 gedrückt wird. Diese Feder umgibt die Ventilspindel 38 im Innern der Ventilstange 28. Sie ist etwas stärker als die Feder 34. Wenn also das Ventil 24 -auf dem Sitz 26 aufliegt, kann daher die Spindel um ein gewisses Stück nach innen nachgeben.A bushing 36 is screwed into a bore in the valve 24 and serves to receive a valve spindle 38. The valve spindle 38 is seated in a sliding fit in the bore, the bushing 36, being held axially aligned with respect to the valve 24. At the lower end of the valve spindle 3, 8 there is a flange which is pressed against the lower end of the bushing 36 by a spring (not shown). This spring surrounds the valve spindle 38 inside the valve rod 28. It is somewhat stronger than the spring 34. When the valve 24 rests on the seat 26 , the spindle can therefore yield to a certain extent inward.

Das außen liegende Ende der Ventilspindel 38 ragt so weit aus dem Ventil 24 heraus, daß es mit einem Einschnappmechanismus 44 im Eingriff steht. Dieser besteht aus einer Einschnappscheibe 46, einer runden Scheibe 48 uls Druckelement mit einem Bedienungszapfen 50, der in einer Öffnung in der Mitte der Scheibe 46 sitzt, und ferner aus zwei Hebeln 52 zwischen der Scheibe 46 und dem Ende -der Ventilspindel 38. Die Hebel 52 werden um je einen Absatz 54 geschwenkt, der im Gehäuse 10 ausgebildet ist. Eine Druckscheibe 56 sitzt im Gleitsitz in der zentralen Bohrung des Gehäuses 10 und ist so ausgebildet, daß sie mit der Einschnappscheibe 46 im Eingriff steht. Sie betätigt diese in -der Weise, daß ein über die Mittelstellung hinausgehender Einschnappvorgang erfolgt. Wenn die Scheibe 56 durch eine Vorrichtung Pach unten bewegt wird, dann schnappt die Scheibe 46 über die Mittelstellung hinaus; die aus der Ventilspindel 38 und dem Ventil 24 ->bestehende Anordnung wird dann unter einer Schnappbewegung so# weit verschoben, daß das Ventil 24 auf dem Ventilsitz 26 zum Aufliegen kommt.The outer end of the valve spindle 38 protrudes so far out of the valve 24 that it is in engagement with a snap-in mechanism 44. This consists of a snap-in disk 46, a round disk 48 uls pressure element with an operating pin 50, which sits in an opening in the middle of the disk 46, and also of two levers 52 between the disk 46 and the end of the valve spindle 38. The levers 52 are each pivoted about a shoulder 54 which is formed in the housing 10 . A thrust washer 56 is slidably seated in the central bore of the housing 10 and is designed to engage the snap-in washer 46. It actuates this in such a way that a snap-in process beyond the middle position takes place. When the disc 56 is moved down by a device Pach, the disc 46 snaps past the central position; the arrangement consisting of the valve spindle 38 and the valve 24 -> is then moved with a snap movement so far that the valve 24 comes to rest on the valve seat 26.

Eine thermostatisch wirkende Anordnung ist in üb- licher Form mit einer festen Kapsel 64, mit einem be-,veglichen Teil 66 und mit einem ausdehnbaren und zusammenziehbaren Material (nicht gezeichnet) versehen, das im Innern der Kapsel untergebracht ist und beim, Übergang vom festen zum flüssigen Zustand bei einer bestimmten Temperatur eine starke Volumenänderung erfährt. Der bewegliche Teil 66 sitzt im Gleitsitz innerhalb einer Führung 68 und kann sich bei einer bestimmten Temperatur axial in der Führung verschieben. Die Führung 68 wird von einer Feder 72 gegen eine innere Abschlußfläche des Aufsatzes 12 angedrückt. Mit ihrem anderen Ende drückt die Feder 72 gegen eine Scheibe 73, die im Ende des Gehäuses 10 eingeschraubt ist. Innerhalb einer Bohrung in der Führung 68 sitzt im Gl-eitsitz eine weitere Spindel 76; das eine Ende dieser Spindel 76 wird von ihrem Flansch 78 an der Führung 68 festgehalten, der an deren Innenfläche zum Anliegen, kommt. Durch diese Führung 68 wird die Spindel 76 gegenüber der Ventilspindel 38:axial ausgerichtet gehalten. Bei einer Zustandsänderung des in der temperaturempfindlichen Anordnung vorhandenen Materials tritt der bewegliche Toll 66 aus der Kapsel 64 heraus und kommt mit dem Fl#ansch 78 in Berührung; dieser wird bei einer weiteren Bewegung des Teils 66 nach unten verschoben und nimmt dabei die Führung 68, die auf der Kapsel 64 gleiten kann, nach unten in Richtung auf die Scheibe 75 gegen die Spannung der Feder 72 mit. Hierbei wird die Feder 72 stark zusammengepreßt.A thermostatically acting arrangement is provided in the usual form with a fixed capsule 64, with a movable part 66 and with an expandable and contractible material (not shown), which is accommodated in the interior of the capsule and at the transition from the fixed one undergoes a strong change in volume to the liquid state at a certain temperature. The movable part 66 sits in a sliding fit within a guide 68 and can move axially in the guide at a certain temperature. The guide 68 is pressed by a spring 72 against an inner end surface of the attachment 12. The other end of the spring 72 presses against a disk 73 which is screwed into the end of the housing 10. Another spindle 76 is seated in a sliding fit within a bore in the guide 68; one end of this spindle 76 is held by its flange 78 on the guide 68 , which comes to rest against its inner surface. This guide 68 keeps the spindle 76 axially aligned with respect to the valve spindle 38. When the state of the material present in the temperature-sensitive arrangement changes, the movable tool 66 emerges from the capsule 64 and comes into contact with the flange 78; this is displaced downwards with a further movement of the part 66 and thereby takes the guide 68, which can slide on the capsule 64, downwards in the direction of the disk 75 against the tension of the spring 72 . Here, the spring 72 is strongly compressed.

Das andere Ende der Spindel 76 läuft, axial zur Ventilspindel 38 ausgerichtet, nach unten durch eine Bohrung 80 in der Scheibe 73 hindurch. Die Spindel 76 besitzt einen Teil 82 mit einem verringerten Durchmesser und einen weiteren Teil 84, dessen Durchmesser gegenüber dem Durchmesser des Teiles 82 noch stärker verringert ist. Die Teile 82 und, 84 bilden eine etwa, konisch geformte Schulter 86,die eine Mitnehmerfläche darstellt, deren Aufgabe später noch beschrieben werden soll.The other end of the spindle 76 , aligned axially with respect to the valve spindle 38 , runs downward through a bore 80 in the disk 73 . The spindle 76 has a part 82 with a reduced diameter and a further part 84, the diameter of which is even more reduced compared to the diameter of the part 82. The parts 82 and 84 form an approximately, conically shaped shoulder 86, which represents a driver surface, the task of which will be described later.

Die Scheibe 73 ist mit einer im wesentlichen kegelförmigen Fläche 88 versehen, die einer entsprechenden kegelförinigen Fläche 90 der Druckscheibe 56 gegenübersteht. Die Flächen 88 und 90 bilden eine Öffnung zwischen den Scheiben 56 und 73 mit einem etwa rautenfbrmigen Querschnitt, wobei beide Scheiben 56 -und 73 einen stumpfen Winkel mit der Mittellinie bilden. Die Druckscheibe 56 steht mit dem Einschnappmechanismus 44 im Eingriff und ist in Richtung auf die Scheibe 73 durch die Feder 34 und den Einschnappmechanismus 44 vorgespannt.The disk 73 is provided with a substantially conical surface 88 which faces a corresponding conical surface 90 of the pressure disk 56. The surfaces 88 and 90 form an opening between the disks 56 and 73 with an approximately diamond-shaped cross-section, both disks 56 and 73 forming an obtuse angle with the center line. The thrust washer 56 is engaged with the snap mechanism 44 and is biased toward the disk 73 by the spring 34 and the snap mechanism 44.

Um die axiale Bewegung der Spindel 76 auf die Druckscheibe 56 zu übertragen, sind mehrere Kugeln 92, im vorliegenden Fall drei, zwischen den Scheiben 56 und 73 untergebracht und gleichmäßig um die Spindel 76 herum in wirksamem Eingriff mit dieser verteilt. Die gegeneinander geneigten Oberflächen, welche durch die kegelförmigen, Flächen der Scheiben 56 und 73, gebildet werden, wirken mit der Spannkraft zusammen, die von dem Einschnappmechanismus und der Feder 34 geliefert wird, und zwingen die Kugeln 92 in Eingriff mit dem Teil 84 der Spindel 76, wie dies im Bild dargestellt ist. Die Kugeln 92 besitzen einen solchen Durchmesser, daß siedann' wenn sie mit dem Abschnitt 84 im Eingriff stehen, aneinander, anliegen und damit den gleichen Zwischenraum rund um den Teil 84 einhalten.To the axial movement of the spindle to be transmitted to the pressure plate 56 76, a plurality of balls 92, accommodated in the present case three, between the discs 56 and 73 and evenly distributed around the spindle 76 around in operative engagement therewith. The mutually inclined surfaces formed by the tapered surfaces of the discs 56 and 73 cooperate with the clamping force provided by the snap mechanism and spring 34 and force the balls 92 into engagement with the portion 84 of the spindle 76, as shown in the picture. The balls 92 have a diameter such that when they are in engagement with the section 84, they rest against one another and thus maintain the same space around the part 84.

Bei einer axialen Verschiebung der Spindel 76 mit dem beweglichen Teil 66 tritt die Schulter 86 der Spindel 76 zwischen die Kugeln 92 und zwingt diese zu einer Bewegung in radialer Richtung zur Achse der Spindel 76, bis schließlich die Kugeln 92 ain Teil 82 der Spindel 76 anliegen. Die radilale Bewegung der Kungeln 92 löst einen Keileffekt: auf die Scheiben 56 und 73 aus, mit -dem Bestreben, deren Trennung herbeizuführen. Da die Scheibe 73 an dem Gehäuse 10 befestigt ist, wird die Druckscheibe 56T in axialer Richtung zum Ventil 24 hin bewegt, was den schon beschriebenen, über die Mittelstellung hinausgehenden Sch,nappvorgang des Einschnappmechanismus 44 und ein Schließen des Ventils 24 zur Folge hat.In the event of an axial displacement of the spindle 76 with the movable part 66 , the shoulder 86 of the spindle 76 occurs between the balls 92 and forces them to move in the radial direction relative to the axis of the spindle 76 until finally the balls 92 ain part 82 of the spindle 76 are in contact . The radial movement of the balls 92 triggers a wedge effect: on the disks 56 and 73 , with the aim of bringing about their separation. Since the disk 73 is fastened to the housing 10 , the pressure disk 56T is moved in the axial direction towards the valve 24, which results in the above-described snap-action of the snap-in mechanism 44, which goes beyond the central position, and closes the valve 24.

Da der Abschnitt 82 einen gleichförmigen Durchmesser besitzt, ruft eine weitere Bewegung (der Spindel 76 nach dem Einschnappen keine weitere Bewegung der Kugeln 92 hervor. Daher hat eine mögliche, züi weit gehende Bewegung der thermostatisch wirksamen Anordnung 66 keinen Einfluß auf die Vorrichtung.Since the section 82 has a uniform diameter, further movement (of the spindle 76 after it has snapped into place) does not cause any further movement of the balls 92. Therefore, a possible excessive movement of the thermostatically effective arrangement 66 has no effect on the device.

Die Schulter 86 und die geneigten kegelförmigen Flächen 88, 90 haben solche Abmessungen, daß sie etwa ein Verhältnis von 3 : 1 bezüglich der Bewegung der Druckscheibe 56 und der Spindel 76, liefern. Aus diesem Grund genügt es, wenn did Kraft, welche vom Thermostaten aufgewendet werden muß, ein Drittel der Kraft beträgt, die erforderlich ist, um den Einschnappmech,anismus auszulösen. Es ist klar, daß dieses Verhältnis durch Veränderung d-er Dimensionen der betreffenden Teileabgeändert werden kann. A r b e i t s w e is e : Wenn die Temperatur der temperaturempfindlichen Anordnung so weit ansteigt, idaß. 'das in ihr enthaltene Material vom festen in den flüssigen Zustand über-geht, wird der bewegliche Teil 66, mit Gewalt nach unten hig zum Anschlag an der' Spindel 76 gedrückt, welche im weiteren Verlauf ebenfalls nach unten gedrückt wird, so daß die' Schulter 86 an den Kugeln 92 zum Anliegen kommt. Die Kugeln 92 werden durch die Schulter 86 in radialer Richtung bewegt und rufen eine Bewegung der Scheibe 56 hervor, so daß der Einschnappmechanismus 44 in Tätigkeit tritt, welcher im weiteren Verlauf das Ventil 24 in seinen geschlossenen Zustand bringt. Wenn die Spindel 76 sich so weit verschoben hat, daß die Kugeln 92 mitdem Abschnitt 82 in Eingriff kommen, dann ruft die weitere Bewegung der Spindel 76 keine weitere Bewegung der Kugeln 92. hervor.The shoulder 86 and the inclined conical surfaces 88, 90 are dimensioned to provide approximately a 3: 1 ratio with respect to the movement of the thrust washer 56 and the spindle 76 . For this reason, it is sufficient if the force that must be applied by the thermostat is a third of the force that is required to trigger the snap-in mechanism. It is clear that this relationship can be altered by changing the dimensions of the parts concerned. A rbeitswe is e: When the temperature of the temperature sensitive device increases so far Idass. 'the material contained in it changes from the solid to the liquid state, the movable part 66 is forcibly pressed downwards to the stop on the' spindle 76 , which is also pressed downwards in the further course, so that the ' Shoulder 86 comes to rest on the balls 92. The balls 92 are moved in the radial direction by the shoulder 86 and cause a movement of the disc 56 , so that the snap-in mechanism 44 comes into operation, which in the further course brings the valve 24 into its closed state. When the spindle 76 has shifted enough that the balls 92 engage the portion 82 , further movement of the spindle 76 will not cause the balls 92 to move.

Wenn die Temperatur des Elementes 62 abnimmt, dann geht das Füllniaterial des Thermostaten vom flüssigen in den festen Zustand über und erlaubt eine Bewegung der Führung 68 und der Spindel 76 nach oben unter der Spannkraft der Feder 72. Die Kugeln 92 kehren dann in Eingriff mit dem Abschnitt 84 der Spindel 76 unter der gemeinsamen Wirkung der Spannkraft der Feder 34 und des Einschnappmechanismus 44 sowie der Keilwirkung der Scheiben 56, 73 zurück.When the temperature of element 62 decreases, the filler material of the thermostat changes from liquid to solid and allows movement of guide 68 and spindle 76 upward under the tension of spring 72. Balls 92 then return into engagement with the Section 84 of the spindle 76 under the joint action of the tension force of the spring 34 and the snap-in mechanism 44 and the wedge action of the disks 56, 73 .

Claims

PATENT CLAIMS: 1. Device for the non-uniform translation of a longitudinal movement into another in the same direction with radially evasive balls, in particular for driving valves by a thermostat, characterized in that the balls (92) are connected to the drive and move longitudinally and spindles (76) tapering in the direction of movement are displaced radially and can slide between two surfaces (88, 90) which enclose a conical cavity, one of which (88) is fixed to the housing (10) and the other ( 90) is connected to a driven member (56) .

2. Apparatus according to claim 1, characterized in that the spindle (76) -additionally tapering part has a cylindrical part (82) , during the movement of which between the balls (92) the driven part (56) stands still. Documents considered: German Patent No. 354 820; French Patent Nos. 384 378, 628 317; British Patent No. 665 123.