Antrieb für Ventile, insbesondere durch Flüssigkeit dichtende Gasventile
für Heizanlagen o. dgl. Die Erfindung betrifft einen Antrieb für Ventile, insbesondere
durch Flüssigkeit dichtende Gasventile für Heizanlagen o. dgl. Nach den Sicherheitsvorschriften
muß bei Heizanlagen die Zündflamme innerhalb von zwei Sekunden nach dem Einschalten
vorhanden sein, wodurch recht kurze Öffnungszeiten der Ventile bedingt werden. Diese
kurzen Öffnungszeiten werden auf einfache Weise durch Magnetventile erreicht, die
jedoch gewisse Nachteile aufweisen: Ventile werden heute in Güteklassen eingeteilt,'wobei
die Güteklasse 1 besagt, daß ein. einziges Ventil dieser Güteklasse zur
Absperrung
einer Gasleitung ausreicht> un° : teklasse 2 besagt, daß zwei Ventile dieser Güteklasse
_ Absperrung einer Gasleitung angeordnet sein müssen. Magnetventile lassen sich
nur unter sehr großem Aufwand so ausbilden, daß sie in die Güteklasse 1 gelangen.
Üblich ist für sie die Güteklasse 2. Als Hauptventile für Heizanlagen werden deshalb
elektrohydraulisch betriebene Ventile, Güteklasse 1, bevorzugt verwendet. Sie sind
jedoch mit dem Nachteil behaftet, daß sie zu langsam öffnen, um in zwei Sekunden
das Vorhandensein der Zündflamme zu ermöglichen. Aus diesem Grund ist es heute üblich,
zusätzlich zu dem elektrohydraulischen Hauptventil der Güteklasse 1 in einem Beipaß
zwei Magnetventile der Gküteklasse 2 anzuordnen, die schnell öffnen und so gestatten,
daß die Zündflamme innerha?.b von zwei Sekunden nach dem Einschalten steht. Der
Nachteil dieser Ausführungsform ist, daß die Einrichtung aufwendig ist. Es werden
drei Ventile und die dazugehörigen Steuereinrichtungen benötigt. Der Erfindung lag
die Aufgabe zugrunde, insbesondere für ein durch Flüssigkeit dichtendes Ventil einen
Antrieb zu schaffen, bei dem das Ventil bei Stromausfall selbsttätig und sanft schließt
und durch den das Ventil regelbar ist, so daß verschiedene DurchfluBmengen einstellbar
sind, und der das Ventil so schnell öffnet, daB innerhalb von zwei Sekunden die
Zündflamme stehen kann.
Erfindungsgemäß wird die Aufgabe dadurch
gelöst, daß der Antrieb einen Elektromotor und ein Getriebe aufweist, dessen Abtrieb
in die als Zahnstange ausgebildete Ventilspindel eingreift, und diese gegen eine
oder mehrere Federn bewegt,
| eine |
| und aiAm zu dem Antrieb |
| e Bremseinrichtung gehört, |
die nach Abschalten des Motors und Stillsetzen des Antriebes die Ventilspindel in
der erreichten Lage festhält. Als Antriebsmotor eignet sich vorzüglich ein nur in
einer Drehrichtung arbeitender Spaltpolmotor. Der Motor braucht nur in einer Drehrichtung
zu arbeiten, da er beim Öffnen gegen Federn arbeitet, die zum Schließen des Ventils
die Spindel in die geschlossene Stellung drücken. In einfacher Weise kann ein serienmäßiges
Kegelstirnradgetriebe verwendet werden, dessen Übersetzung nach der Öffnungsgeschwindigkeit
des Ventils bestimmt wird. Der Schließvorgang durch die Federn erfolgt sanft, da
der Widerstand des Getriebes überwunden werden muß und vor allem, da der Spaltpolmotor,
dessen Nenndrehzahl etwa bei 2 800 bis 3 000 Upm liegt, auf ähnlich hohe Drehzahlen
beschleunigt werden muß. Der Elektromotor kann mit einem zweiten Wellenende versehen
sein, auf dem eine elektromagnetische Bremse angeordnet wird die Bremse wird in
diesem Fall abhängig von dem Antriebsmotor geschaltet, d.h. bei Einschalten des
Motors wird die
Bremse gelüftet. Zum Schließen des Ventils bleibt
der Motor ausgeschaltet und die Bremse wird gelüftet. Dieses entspricht den Gegebenheiten
bei Stromausfall. Um exakte Regelstellungen des Ventils zu erhalten, werden im Bereich
der Ventilspindel Endschalter für den Antriebsmotor vorgesehen, die von an der Ventilspindel
befestigten vorspringenden Nocken betätigt werden. Eine außerordentlich vorteilhafte
und wirschaftliche Ausführung der Erfindung erhält man, wenn ein selbsthemmendes
Schneckengetriebe vorgesehen ist, dessen Schneckenrad auf der in die Verzahnung
der Ventilspindel eingreifende Ritzelwelle lose angeordnet ist und mit dieser durch
eine auf der Ritzelwelle drehfest gelagerten elektromagnetischen Kupplung fest verbunden
werden kann. Hierbei übernimmt das Schneckengetriebe gleichzeitig die Funktion der
Bremse. Die Kupplung wird mit dem Antriebsmotor eingeschaltet und bleibtso lange,
bis der Schließbefehl kommt, oder der Strom ausfällt, in Eingriff. Zum Schließen
wird die Kupplung gelöst, und die Federn drücken die Spindel in ihre Schließstellung.
Dabei dreht sich nur die Ritzelwelle und die Kupplung mit, während Getriebe und
Antriebsmotor still stehen. Die Verbindung zwischen der elektromagnetischen Kupplung
und dem Schneckenrad kann dadurch erfolgen, daß die Kupplung*eine
1VTitnehmerscheibe
aus Stahl anzieht, die über Mitnehmerstifte mit dem Schneckenrad verbunden ist und
zwischen Mitnehmerscheibe und Kupplungskörper einen Reibungsschluß herstellt. Vorteilhaft-
werden zwischen Mitnehmerscheibe und Kupplungskörper Spreizfede=_ vorgesehen. Diese
Spreizf$dern bewirken, daß bei ausgeschalteter Kupplung der Reibungsschluß aufgehoben
wird, während jedoch eine geringe Reibung an den Anlageflächen der Federn durch
diese übertragen wird, die genügt, um zu bewirken, daß das Ventil sanft schließt.
Die Erfindung wird in zwei Ausführungsformen in der Zeichnung dargestellt. Es zeigen:
Fig. 1 einen erfindungsgemäßen Ventilantrieb, mit Kegelstirnradgetriebe, Spaltpolmotor
und elektromagnetischer Bremse, Fig. 2 einen erfindungsgemäßen Ventilantrieb mit
einem Schneckengetriebe und Fig. 3 einen Schnitt durch den Ventilantrieb entlang
der Linie III-III in Fig. 2.
An das Ventilgehäuse 1 in der Fig.
1 schließt sich ein weiteres aus den Teilen 2 und 3 bestehendes Gehäuse an. In dem
Gehäuseteil 2 ist ein serienmäßiges Kegelstirnradgetriebe angeordnet, wobei lediglich
dessen Abtriebsritzel 4 dargestellt ist. In dem Gehäuseteil 3 ist ein rSpaltpolmotor
5 untergebracht, der mit zwei Wellenenden ausgestattet ist. Ein Wellenende greift
auf nicht näher dargestellte Weise in das Getriebe ein. Das zweite Wellenende 6
trägt eine Scheibe 7, die zu der Magnetbremse 8 gehört. Das Abtriebsritzel 4 des
Getriebes greift in die zum Teil als Zahnstange ausgebildete Ventilspindel 9 ein,
die mit vorstehenden Nocken 10 und 11 ausgerüstet ist, die den Endschalter 12 betätigen
können. Zum Öffnen des Ventils wird der Antriebsmotor 5 eingeschaltet. Dieser treibt
über das Kegelstirnradgetriebe dessen Ritzel 4 an, welches in die Ventilspindel
9 eingreift und diese nach unten gegen die Kraft von innerhalb des Ventilgehäuses
1 angeordneten, nicht dargestellten Federn bewegt. Bei Erreichen einer bestimmten
Stellung schaltet der an der Vertilspindel 9 angeordnete Nocken 10 den Endschalter
12, der den Antriebsmotor 5 ab- und gleichzeitig die Bremse 8 einschaltet. Die elektromagnetische
Bremse 8 zieht die Scheibe 7 an und hält über Reibungsschluß den ganzen Antrieb
in der erreichten Stellung fest. Diese Stellung entspricht einer gewünschten Ventilöffnung.
Wird das Kommando zum Weiteröff:an des Ventils gegeben, so wird die Bremse 8 gelöst
und der Antriebsmotor 5 wieder eingeschaltet. Bei Erreichen der Endstellung
des
Ventiles schaltet der Nocken 11 den Endschalter 12, der wiederum den Antriebsmotor
5 aus- und die Bremse 8 einschaltet. Das Ventil wird nun von der Bremse 8 in seiner
Öffnungsstellung gehalten. Soll das Ventil geschlossen werden, so wird die-Bremse
8 alfgeschaltet, und die Federn drücken die Ventilspindel in die geschlossene Stellung
des Ventils. Der Schließvorgang erfolgt sanft, da von der Federkraft der Widerstand
im Getriebe und vor allem das Massenträgheitsmoment des Antriebsmotor 5 überwunden
werden muß. Bei Stromausfall würde der gleiche Vorgang erfolgen, da die Bremse 8
nur bei eingeschaltetem Strom wirkt, womit eine gute Sicherheit gewährleistet ist.
Die Fig. 2 zeigt eine weitere Ausführungsform der Erfindung. Der Antriebsmotor 13,
ebenfalls ein Spaltpolmotor, treibt über eine Stirnradstufe, die aus den Zahnrädern
14 und 15 besteht, eine Schnecke 16 an, in die das Schneckenrad 17 eingreift und
wobei beide so ausgebildet sind, daß dieser Schneckentrieb selbsthemmend ist. Das
Schnekckenrad 17 ist lose auf der Ritzelwelle 18 gelagert, die in den als Zahnstange
ausgebildeten Teil der Ventilspindel 19 eingreift Land in den Böcken 20 und 21 gelagert
ist. Eine kraftschlüssige Verbindung zwischen Ritzelwelle 18 und Schneckenrad 17
wird durch die auf der Ritzelwelle 18 drehfest angeordneten Maigietkupplung 22 hergestellt.
Die Stahlscheibe 23, die über
Mitnehmerbolzen mit dem Schneckenrad
17 verbunden und in Richtung der Ritzelwelle 18 beweglich ist, wird von der Magnetkupplung
22 angezogen, wobei ein Reibungsschluß zwischen Magnetkupplung 22 und Stahlscheibe
23 hergestellt wird. Zwischen der Magnetkopplung 22 und der Stahlscheibe 23 sind
nicht dargestellte Spreizfedern angeordnet. Zum Öffnen des Ventils werden der Antriebsmotor
13 und die Kupplung 22 eingeschaltet. Die Kraft des Antriebsmotors 13 wird über
die Zahnradstufe 14-15, den Schneckentrieb l6-17, den Reibungsschluß zwischen Stahlscheibe
23 und Magnetkupplung 22 auf die Ritzelwelle, und von dieser auf die Ventilspindel
übertragen, die gegen Federkraft nach unten bewegt wird. Die Ventilspindel 19 ist
mit nicht dargestellten Nocken ausgerüstet, die nach Ensichen einer bestimmten Ventilspindelstellung
einen nicht dargestellten Endschalter betätigen. Der Endschalter schaltet den Antriebsmotor
13 ab, während die Kupplung 22 eingeschaltet bleibt. Durch die Selbsthemmung des
Schneckentriebes 16-l7 wird der ganze Antrieb in dieser Stellung festgehalten. Zum
Weiteröffnen des Ventils wird der Antriebsmotor 13 wieder eingeschaltet, bis er
nach Enmichen der Endstellung der Ventilspindel 19 von dem Endschalter abgeschaltet
wird.
Zum Schließen wird die Magnetkupplung 22 ausgeschaltet, was
auch der Situation bei Stromausfall entspricht. Die Spreizfedern zwischen Magnetkupplung
22 und Stahlscheibe 23 sorgen dafür, daß der Reibungsschluß sicher aufgehoben wird,
so daß die Federn die Ventilspindel 19 in die Schließstellung drücken können. Die
Spreizfedern haben gleichzeitig noch die wichtige Aufgabe, zu verhindern, daß das
Ventil zu heftig schließt. Dies geschieht dadurch, daß die Spreizfedern selbst eine
gewisse Reibungskraft übertragen, die zwischen ihnen und der Stahlscheibe 23 oder
der Magnetkupplung 22 bewirkt wird.