-
Mit umkehrbarer Drehrichtung von einem Impulsgeber steuerbare Antriebsvorrichtung
für ein Stellglied Die Erfindung bezieht sich auf eine mit umkehrbarer Drehrichtung
von einem Impulsgeber steuerbare Antriebsvorrichtung für ein Stellglied mit einem
Motor und einer Kupplung, über die eine Spindel zur Betätigung des Stellgliedes
angetrieben wird.
-
Derartige Stellglieder werden vorwiegend in Heizungs- und Lüftungs-
sowie Klimaanlagen, aber auch in industriellen Anlagen benutzt, um die Zufuhr eines
Heiz- oder Kühlmediums oder eines anderen fließfähigen Energieträgers bestimmten
Erfordernissen anzupassen, wobei als Impulsgeber meist ein Wärmefühler dient. In
solchen Anlagen werden häufig auch Stellglieder, wie Drosselklappen oder Ventile
verwendet, deren Spindeln mit Handgriffen zum manuellen Verändern der Durchflußmenge
des Energieträgers versehen sind. Es besteht nun oftmals der Wunsch, eine Anlage
oder ein Gerät mit manuell zu betätigendem Stellglied selbsttätig zu steuern oder
zu regeln. Dabei treten erhebliche Schwierigkeiten auf, da der Austausch der von
Hand zu betätigenden Ventile durch die bekannten Ventile mit motorischem, durch
einen Impulsgeber gesteuertem Antrieb in der Regel umständliche bauliche Veränderungen
erfordert. In vielen Anlagen, z. B. in Zentralheizungen, bei denen von Hand zu verstellende
Ventile im Kreislauf eines Wärmeträgers angeordnet sind, erfordert der nachträgliche
Einbau eines motorisch betriebenen Stellgliedes eine zwar vorübergehende, aber trotzdem
störende Stillsetzung des Betriebes, ein Entleeren der Anlage und in der Regel auch
eine Veränderung der Rohranschlüsse, was mit hohen Kosten und anderen Unzuträglichkeiten
verbunden ist. Da überdies viele verschiedene Ventilbauformen in Gebrauch sind,
welche sich hinsichtlich der Anordnung und Abmessung der Anschlußstutzen sowie durch
ihre Baumaße voneinander unterscheiden, müßten Hersteller und Handel ein sehr umfangreiches
Sortiment zur Verfügung halten, um allen Anforderungen zu genügen. Dies bedingt
eine Verteuerung der Fertigung und eine umfangreiche Lagerhaltung.
-
Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine motorische Antriebsvorrichtung
der eingangs genannten Art zu schaffen, die ohne zeitraubende Montagearbeiten und
ohne Betriebsunterbrechungen auch nachträglich zur selbsttätigen oder Fernbetätigung
eines manuell betätigbaren Stellgliedes mit diesem vereinigt werden kann.
-
Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß dadurch gelöst, daß die Spindel
des zu betätigenden Stellgliedes als alleiniges Tragglied des Motors dient und der
gehäusefeste Teil des Motors gegen Verdrehen über einen bestimmten Winkel hinaus
gesichert ist. Die erfindungsgemäße Antriebsvorrichtung kann jederzeit ohne zeitraubende
Vorkehrungen und z. B. im Fall einer Zentralheizungsanlage ohne Stillsetzung oder
Entleerung der Anlage an die vorhandenen Stellglieder, wie Ventile oder Drosselklappen,
angesetzt werden. Aber auch bei der Neuerstellung von Anlagen, die von vornherein
mit motorisch betriebenen Stellgliedern ausgerüstet werden sollen, ergeben sich
erhebliche Einsparungen dadurch, daß die erfindungsgemäße Antriebsvorrichtung in
Verbindung mit handelsüblichen, sonst mit einem Handrad ausgestatteten Ventilen
geliefert werden kann, deren Anschaffungspreis gering ist. Bei ausgedehnten Anlagen
ist die Möglichkeit des einfachen Übergangs von manuell auf motorisch betriebene
Ventile besonders vorteilhaft, weil die Frage, welche der Heizkörperventile zweckmäßigerweise
mit einer motorischen, selbsttätig arbeitenden Antriebsvorrichtung ausgestattet
werden sollen, erst nach Fertigstellung und Inbetriebnahme der Anlage entschieden
zu werden braucht. Die erfindungsgemäße Antriebseinrichtung ist auch in Lüftungsanlagen
und Warmluftheizungen für die dort gebräuchlichen Stellglieder verwendbar. Schließlich
lassen sich mit der erfindungsgemäßen Antriebsvorrichtung auch Fensterklappen, z.
B. an Frühbeeten, die durch eine drehbare Spindel zu verstellen sind, zum Zwecke
der Temperaturregelung selbsttätig öffnen und schließen.
-
Als Impulsgeber kann z. B. ein Wärmefühler bekannter Art mit einem
in Abhängigkeit von der Temperatur des zu beheizenden Raumes gesteuerten beweglichen
Kontaktglied verwendet werden, das beim Überschreiten des eingestellten Solltemperaturbereiches
über
einen ersten Gegenkontakt die Antriebsvorrichtung im Schließsinn des Stellgliedes
in Bewegung setzt, beim Unterschreiten des Solltemperaturbereiches dagegen über
einen zweiten Gegenkontakt eine Bewegung des Stellgliedes im öffnungssinn herbeiführt.
-
Um einen kompakten Aufbau der erfindungsgemäßen Antriebsvorrichtung
zu erhalten, ist es zweckmäßig, auf der mit der Spindel des Stellgliedes zu verbindenden
Arbeitswelle der Antriebsvorrichtung einen Träger für die aus dem Motor und einem
Getriebe bestehende Antriebsvorrichtung zu lagern. Die Arbeitswelle ist mit der
Spindel vorzugsweise starr verbunden, wobei die Verbindung über ein Kupplungspaßstück
erfolgen kann, welches zwecks Anpassung an Spindelenden unterschiedlicher Form und
Abmessungen auswechselbar am Stirnende der Arbeitswelle befestigt -ist. Im Falle
der Steuerung der Heizmittelzufuhr zu einem Heizkörper oder einer Heizkörpergruppe
einer Zentralheizung kann die Arbeitswelle mit der Spindel eines Heizkörperventils
normaler Bauart starr verbunden werden.
-
Um ein Verdrehen des gehäusefesten Teils des Motors zu verhindern,
können an dem auf der Arbeitswelle gelagerten Träger der Antriebvorrichtung Stützglieder
einstellbar befestigt werden, die sich an dem das Stellglied tragenden Bauteil abstützen.
-
Um die Spindel und damit das Stellglied erforderlichenfalls auch von
Hand verstellen zu können, kann eines der die Kraftübertragung vom Motor auf die
Spindel bewirkenden Bauteile, vorzugsweise die Arbeitswelle selbst, mit einer Handhabe
versehen werden. Da ein Getriebe mit einem für den vorliegenden Verwendungszweck
erforderlichen großen übersetzungsverhältnis selbsthemmend sein kann, ist dieses
mit der Handhabe versehene Bauteil mit dem zu seinem Antrieb dienenden Getriebeteil
über eine Kupplung verbunden, welches ein vom Antrieb unabhängiges Verdrehen der
Arbeitswelle und der damit gekuppelten Spindel gestattet. Das Kupplungsglied kann
als Rutschkupplung oder als ausrückbare Zahnkupplung ausgebildet sein. Im letzteren
Fall ist es zweckmäßig, das Kupplungsglied selbst als Handhabe auszubilden und mit
einem Innenzahnkranz zu versehen, der axial verschiebbar auf der Arbeitswelle angeordnet
ist und durch Axialverschiebung außer Eingriff mit einem vom Motor angetriebenen
Zahnrad gebracht werden kann.
-
Ein Ausführungsbeispiel der Erfindung wird im folgenden in Verbindung
mit einem Heizkörperventil an Hand der Zeichnungen erläutert. Es zeigt F i g. 1
einen Längsschnitt durch die motorische Antriebsvorrichtung und das von dieser betätigbare
Ventil gemäß Linie I-I in F i g. 2, F i g. 2 eine Ansicht in Richtung des Pfeiles
a in F i g. 1 in kleinerem Maßstab und F i g. 3 eine Einzelheit.
-
An einem Stutzen 11, über welchen einem Gliedheizkörper
10 üblicher Bauart Warmwasser zugeführt wird, ist mittels einer Überwurfmutter
13 ein Ventilgehäuse 12 befestigt, welches an eine Verteilerleitung 14 angeschlossen
ist. Im Ventilgehäuse 12 ist eine Spindel 15 drehbar gelagert, deren gegen
die Verteilerleitung 14 gerichtetes Ende einen prismatischen Mehrkant 16 trägt,
während das durch eine Stopfbüchse 17 dicht nach außen .geführte andere Ende mit
einem Mehrkant 18 versehen ist. Der Mehrkant 16 greift in eine passende Höhlung
eines Ventilgliedes 20 ein, welches eine auf einen Ventilsitz 21 passende konische
Stirnfläche 22 hat und an einem Abschnitt seines Umfanges mit einem Gewinde 23 versehen
ist. Ein Teil dieses Gewindes ist in ein gleichachsig zur Spindel 15 im Ventilgehäuse
12 vorgesehenes Innengewinde eingeschraubt. Das Ventilglied 20 kann daher durch
Drehen der Ventilspindel 15
gegen den Ventilsitz 21 bzw. bei umgekehrtem Drehsinn
wieder in die dargestellte Lage bewegt werden. Ventile mit den vorstehend beschriebenen
Einzelheiten sind bekannt und handelsüblich; sie werden als sogenannte Radiatorventile
in Zentralheizungen benutzt, damit die Heizmittelzufuhr zu einzelnen Heizkörpern
oder Heizkörpergruppen mit Hilfe eines Handrades, das eine auf den Mehrkant 18 passende
Ausnehmung hat und an diesem durch eine Schraube befestigt ist, dem Wärmebedarf
entsprechend von Hand eingestellt werden kann.
-
An Stelle eines solchen Handrades ist an der Ventilspindel eine von
einem Impulsgeber gesteuerte Antriebsvorrichtung gemäß der Erfindung zum selbsttätigen
Verstellen des Ventils befestigt. Diese Vorrichtung weist einen kleinen Elektromotor
24 auf, der über ein gekapseltes Untersetzungsgetriebe 26 und ein Zahnräderpaar
27, 30 eine hohle Arbeitswelle 25 antreibt, deren der Spindel 15 zugekehrtes Stirnende
eine den Mehrkant 18 formschlüssig aufnehmende Ausnehmung hat und die mit Hilfe
einer in die Gewindebohrung des Mehrkant 18 greifenden Schraube 28 mit der Ventilspindel
verbunden ist. Die Arbeitswelle 25 trägt eine Lagerbüchse 31, die in einem Träger
32 sitzt, an dem der Antriebsmotor 24 und das Untersetzungsgetriebe 26 befestigt
sind. Durch zwei Schrauben 33 sind an diesem Träger noch zwei winkelförmige Stützlaschen
35 festgeklemmt, welche nach vorübergehendem Lockern der Schrauben 33 derart verschwenkt
und/oder in Richtung der Schlitze 36 verschoben werden können, daß sie am Heizkörper
10, am Ventilgehäuse 1e.2 -oder, wie aus F i g. 2 ersichtlich ist, am Stutzen 11
anliegen, um nach dem Anziehen der Schrauben 33 ein Mitdrehen des auf der Arbeitswelle
15 fliegend gelagerten Trägers 32 und der daran befestigten Teile beim Arbeiten
des Antriebsmotors zu verhindern.
-
Das Zahnrad 30 ist topfförmig gestaltet und hat eine mit dem Zahnrad
27 kämmende Innenverzahnung. Es ist entgegen der Wirkung einer Schraubenfeder 37
auf der Arbeitswelle 25 axial verschiebbar geführt und mit dieser Welle durch Mitnehmerstifte
39, die in Aussparungen eines Wellenflansches 38 eingreifen, drehfest verbunden.
Infolge seiner Formgebung kann das Zahnrad 30 auch als Handrad benutzt werden, wobei
durch Verschiebung in Richtung des Pfeiles a in F i g. 1 die Innenverzahnung außer
Eingriff mit den Zähnen des Getrieberades 27 gebracht und die Arbeitswelle 25 sowie
die Ventilspindel 15 unabhängig von der Antriebsvorrichtung verdreht werden kann.
An Stelle einer solchen Ausrückkupplung kann auch eine Rutschkupplung bekannter
Art verwendet werden, die bei der dargestellten Anordnung zweckmäßigerweise in das
Zahnrad 27 einzubauen wäre.
-
Um die Antriebsvorrichtung an Ventilspindeln mit Anschlußenden 18
unterschiedlicher Formgebung und Abmessungen anschließen zu können, empfiehlt es
sich, wie aus F i g. 3 ersichtlich, die Arbeitswelle 25 mit der Spindel 15 durch
ein auswechselbares Kupplungsstück 40 zu verbinden, das drehfest in eine
stirnseitige
Ausnehmung der Arbeitswelle 25 eingesetzt wird.
-
Der Elektromotor 24 kann ein umsteuerbarer Motor, z. B. ein Kurzschlußläufermotor
mit Hilfsphase und umpolbaren Wicklungen sein. Besonders bewährt wegen ihres geringen
Platzbedarfs haben sich Synchron- oder Spaltpolmotoren, die allerdings nicht umschaltbar
sind, und von denen somit einer für jede Drehrichtung vorgesehen werden muß. Die
Leistungsaufnahme des Motors kann auf Grund der großen Untersetzung im Getriebe
26 so gering sein, daß der Motor in den Endstellungen der Ventilspindel 15 nicht
abgeschaltet zu werden braucht, da sich sein Läufer auf Grund der geringen Stromaufnahme
auch in abgebremstem Zustand nicht unzulässig erwärmt. Selbstverständlich kann trotzdem
eine Schaltvorrichtung vorgesehen werden, die die Stromzufuhr zum Motor unterbricht,
wenn ein durch den Impulsgeber, z. B. einen Thermostaten, eingeleitetes Arbeitsspiel
der Ventilspindel beendet ist.