DE1550502A1 - Elektrischer Stellantrieb - Google Patents

Description

• Elektrischer Stellantrieb In der Regelungstechnik werden häufig Stellantriebe mit einer äußerst niedrigen Abtriebedrehzahl ( 0,1 bis 1 Umdrehung pro Minute) benötigt. Die Abtriebawelle ist dabei meist mit einem Hebel ausgestattet, der eine Schwenkbewegung von etwa 1000 bis . 1200 ausführt. Meist ist dieser Hebel über ein Gestänge mit einer Regelklappe verbunden.
• Da solche Stehantriebe in der Regel von schnellaufenden Blektromotoren angetrieben werden, sind große Untersetzungen 'in der Größenordnung von 1 zu 1000 erforderlich. Solche Übersetzungen lassen sich praktisch nur noch mit -'lanetengetrieben bewältigen. Bei bekannten Klappenantrieben wurden hierzu Umlaufgetriebe mit der relativ teuren Innen- verzahnung und mit/großen, exzentrisch laufenden Umlaufrädern verwendet. Nachteilig sind dabei die großen, schnellbewegten Umlaufmassen,.die daraus resultierende Trägheit, die starke Geräuschentwicklung,@und die große Unwucht. Die Anordnung mehrer Umlaufräder zum Ausgleich der Unwucht und zur Aufteilung der Zahnbelastung ist hierbei nicht möglich.
• In vielen Fällen ist auch der relativ große Raumbedarf der bekannten Klappenantriebe von Nachteil. Die Erfindung bezieht sich auf einen elektrischen Stellantrieb für Klappen, Ventile oder Schieber, mit funktionsmäßig hintereinander liegendem Schnecken-und Planetengetriebe großer Übersetzung zwischen angetriebener und abtreibender Welle.
• Die Erfindung, durch die sich die eingangs erwähnten Nachteile vermeiden lassen, ist dadurch gekennzeichnet, daß die Ahtriebwelle mit einem festen ersten Sonnenrad des Planetengetriebes versehen ist, daß das zweite Sonnenrad mit etwas kleinerer Zähnezahl aber gleichem Ausseridurchmeseer.neben dem ersten Sonnenrad drehbar auf der Abtriebewelle gelagert und fest mit einem ersten Schneckenrad verbundenist, daß der Steg des Pla-netengetriebes drehbar auf der Abtriebswelle, beziehungsweise auf einem Teil des zweiten Sonnenrades gelagert, mit einem zweiten. Schneckenrad fest verbunden ist und mindestens ein auf einer festen Achse drehbaren Planetenrad aufweint, das mit beiden Sonnenrädern kämmt, daß mindestens ein Sonnenrad eine Profilverschiebung besitzt, und daß die'Schneckenräder zusammen .mit Zugeordneten Schnecken selbsthemmende Paarungen bilden. Weitere Einzelheiten und Vorteile der Erfindung werden nachfolgend im Zusammenhang mit dem in den Figuren dargestellten Ausführungsbeispiel erläutert. Es zeigen: Figur 1-einen Querschnitt durch den Stellantrieb, Figur 2 eine Draufsicht auf die Abtriebsseite des Stellantriebes und Figur 3 eine - teilweise geschnittene - Seitenansicht der Anordnung nach Figur 2. In Figur 1 ist die mit 1 bezeichnet. Sie ist in zwei 27 und 28 in einem Gehäuse 10 gelagert und trägt zwischen diesen beiden hagern ein mit ihr fest verbundenes Zahnrad 2, das mit Rücksicht auf seine Funktion in einem Planetengetriebe als erstes Sonnenrad bezeichnet wird. Es besitzt bei3pielaweise 40 Zähne. Das zweite Sonnenrad 3 des Getriebes ist unmittelbar neben dem ersten Sonnenrad auf der Abtriebwelle 1 drehbar gelagert. Es besitzt beispielaweise 38 Zähne. Dieses Zahnrad ist feist mit einem Schneckenrad 4 verbunden, das eben- falls drehbar auf der Abtriebwelle gelagert ist. Dieses Schneckenrad 4 arbeitet ,mit einer in der Zeichnung nicht dargestellten Schnecke zusammen, die verdrehungsfest, jedoch axial auf der Handradwelle 9 befestigt ist. Diese Welle ragt zu beiden Seiten aus dem Gehäuse 10 heraus, so daß ein Handrad 26 auf beiden Seiten angesetzt werden kann. Der Steg 5 des Planetengetriebes ist einerseits bei 30 auf einem Teil des zweiten Sonnenrades 3 andererseits bei 29 auf der Abtriebswelle selbst drehbar gelagert. Der Steg weist hier beispielsweise 'zwei feste Achsen 6 auf, auf denen je ein Planetenrad 7 drehbar gelagert ist. Die Anordnung ist so getroffen, daß die Planetenräder beide Sonnenräder überdecken.
• Die Lage der Achsen 6 relativ zu der Drehwelle 1 ist vorzugsweise einstellbar, um so das Spiel des Getriebes verändern zu können. Zu diesem Zweck können beispielsweise exzentrische Achsen verwendet werden, die gegenüber dem Steg 5 verstellt und festgespannt werden können. Man kann aber auch den Steg.5 zwischen den Lagerstellen der Achsen 6 und seinem eigenen Lager schlitzen und di'e geschlitzten Teile durch eine Stellschraube miteinander verbinden. Dadurch läßt sich ebenfalls die Zage der Achsen 6 relativ zu der Symmetrieachse der Abtriebswelle 1 verändern.
• Die beiden Sonnenräder 2 und 3 haben,wie erwähnt, verschiedene Zahnzahlen. Hei der angegebenen Zähnezahl 38 und 40 ergibt sich eine Übersetzung von 1 zu 20. Da die beiden Sonnenräder mit einem gemeinsamen Planetenrad kämmen und infolgedessen gleichen Außendurchmesser haben müssen, weist mindestens ein Sonnenrad eine Profilverschiebung auf. Zweckmäßig wird man die gesamte Profilverschiebung auf beide Sonnenräder verteilen, die dann eine positive bzw. eine negative Profilverschiebung besitzen. Das Schneckenrad 8 kämmt mit einer in der Zeichnung ebenfalls nicht dargestellten und von einem Motor angetriebenen Schnecke. Die Untersetzung beträgt beispielsweise 1 zu 70. Bei der angegebenen Zähnezahl der Planetengetriebes ergibt sich dann eine gesamte Untersetzung von 1 zu 1400: .. v v v v v r@ Die beiden erwähnten Schnecken bilden mit den ihnen zugeordneten Schneckenrädern selbsthemmende Schneekenpaaru-,gen. Das heißt, daß der Steigungswinkel der Schnecken gleich oder kleiner vier Grad ist. Unter dieser Voraussetzung wird beispielsweise das 2. Sonnenrad 3 bei nicht angetriebenem Handrad 26 festgehalten. Wird dann der Steg 5 über das Schneckenrad 8 von einem Motor angetrieben, dann bewegt sich dieser Steg mit den Planetenrädem.7 um die beiden Sonnenräder 2 und 3,mit denen die Planetenräder 7 kämmen. Bei einer Umdrehung des Steges 5 wird dabei das Sonnenrad 2 um einen Winkel weiterbewegt, der 2 Zähnen des Sonnenrades 2 entspricht. Bei ruhendem Motor steht auch der Steg 5 still. Eine Drehung des Handrades 26 wird daher über das Schneckenrad 4, das 2. Sonnenrad 3, die Planetenräder 7 und das

  auf der AbtrieAelle sitzende 1. Sonnenrad 2 übertragen. Der Eingriff

  mittels des Handrades 26 ist dabei auch bei laufendem Motor ohne

  .weiteres möglich. Je nach Drehrichtung des Handrades wird dann die

  resultierende Bewegung der Abtrie Welle 1 beschleunigt oder verzögert.

  Diese sitzen konzentrisch auf Anschlägen 13 und 14, die auf die Handrad welle 9 aufgeschraubt sind. Diese Tellerfedern 11 und 12 drücken über Zwischenstücke 31 und 32 auf die zwischen ihnen liegende Schnecke. Diese kann sieh nach rechts oder links auf der Handradwelle 9 verschieben, wenn die Axialkraft größer als die.von den Federn 11 oder 12 ausgeübte Gegenkraft ist. Die Größe dieser Gegenkräfte kann durch Verdrehen der Anschläge 13 und 14 auf der Handradwelle 9 verändert werden. Um das in einfacher Weise von außen zu ermöglichen, weist jeder Anschlag eine Bohrung 15 auf, in die durch eine entsprechende Bohrung im Gehäuse 10, beziehungsweise in dem zugehörigen Lagerschild ein Arretierungestift 16 gesteckt werden kann. Wird jetzt die Handradwelle mit Hilfe des Handrades 26 verdreht, dann ändert sich die axiale Lage des Anschlages 13 und damit die Vorspannung der Tellerfeder 11. Die Größe dieser Vorspannung kann auf einer auf dem Arretierungsstift 16 angebrachten Skala unmittelbar abgelesen werden.
• Ein besonderer Vorteil der erfindungsgemäßen Konstruktion besteht darin, daß das nicht für den Abtrieb benötigte Ende der Abtriebswelle 1 ebenfalls zugänglich ist. Dieses Ende ragt durch ein Zager 28 in einer Trennwand 18 an einen abgetrennten Raum 17, in dem verschiedene: Anzeig- und Auswerteinrichtungen untergebracht werden können. Insbesondere kann dort ein Stellungsgeber unmittelbar mit der Abtriebswelle gekuppelt werden, der ein der jeweiligen Stellung der Welle 1 entsprechendes elektrisches Signal liefert. Dieses stellt den Istwert der Stellung dar und ist für Regelzwecke unerläßlich.
• In dem Raum 17 können weiterhin Endschalter und drehmomentabhängige Abschalter untergebracht sein. Letztere können beispielsweise durch die gegen die Tellerfeder 11 oder 12 auswandernde Schnecke bestätigt werden.
• wenn mit dem Stellantrieb eine Klappe betätigt werden soll, dann ist auf die Abtriebswelle 1 meist ein Hebel aufgesetzt,@dessen Sch wenkbereich durch mechanische Anschläge begrenzt-werden muß. Zu diesem Zweck hatte man bisher in das in Figur 1 mit 20 bezeichnete Lagerschild eine kreisrunde T-förmige Nut gefräst und darin die Anschläge verstellt und verspannt. Die Fertigung solcher Nuten ist jedoch recht aufwendig. Eine wesentlich einfacher zu fertigende Befestigungsart für die verstellbaren Anschläge ist in den Figuren 2 und 3 dargestellt. Figur 2 zeigt dabei eine Draufsicht auf das Lagerschild 20. Der Antriebshebel ist mit 19 bezeichnet und auf der Welle 1 festgespannt. Die Anschläge 21 werden von einem Ring 22 festgehalten, der durch Schrauben 33 gegen den Lagerschild 20 geprellt wird.
• Eine Seitenansicht der Anordnung nach Figur 2 - teilweise im Schnitt dargestellt - zeigt Figur 3. Daraus ist klar das Profil des Kreisringes 22 mit dem Vorsprung 23 erkennbar. Die als Kreissegmente ausgebildeten Anschläge-21 besitzen einen Fuß 24, der zwischen einer umlaufenden Schulter 25 des Lagerschildes 20 und dem Vorsprung 23 des Kreisringes 22 geführt werden.

Claims (1)

1. Patentansprüche . 1.) Elektrischer Stellantrieb für Klappen, Ventile oder Schieber, mit funktionsmäßig hintereinander liegendem Schnecken- und Planetengetriebe großer Übersetzung zwischen angetriebener und abtreibender Welle, dadurch gekennzeichnet, daß die Abtriebewelle (1) mit einem festen ersten Sonnenrad (2) des Planetengetriebes versehen ist, daß das zweite Sonnenrad (3) mit etwas kleinerer Zähnezahl aber gleichem Außendurchmesser heben- dem ersten Sonnenrad drehbar auf der Abtriebewelle (1) gelagert und fest mit einem ersten Schneckenrad (4) verbunden ist, daß der Steg (5) des Planetengetriebe drehbar auf der Abtriebewelle (1) beziehungsweise auf einem Teil des zweiten Sonnenrades (3) gelagert, mit einem zweiten Schneckenrad (8) fest verbunden ist und mindestens ein auf einer festen Achse (6) drehbares Planetenrad (7) aufweist, das mit beiden Sonnenrädern kämmt, daß mindestens ein Sonnenrad eine Profilverachiebüng besitzt, und daß die Schneckenräder (4, 8) zusammen mit zugeordneten Schnecken selbsthemmende Paarungen bilden. 2.) Stellenantrieb nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Anstellung der Planterräder (7) veränderbar ist. 3.-) Stellnatrieb nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß diiiPlanetenräder tragenden Aaen (6) verdrehbar und exzentrisch ausgebildet sind. 4.)'Stellenantrieb nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß der Steg (5) in der Nähe der Befestigung der Achsen (6) geschlitzt ist und dadurch mit Hilfe von Stellschrauben eine Anstellung.ermöglicht. 5.) Stellantrieb nach einem der Ansprüchen 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß die dem ersten Schneckenrad (4) zugeordnete Schnecke drehfest aber axial - verschiebar auf einer Handradwelle (9) sitzt, die zu beiden Seiten aus dem Getriebegehäuse (1o) herausragt. 6.) Stellantrieb nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, daß die axiale Lage der'Schnecke durch vorgespannte Feder bestimmt ist. 7.) Stellantrieb nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, daß die zur Vorspannung dienenden Federn (11,1.2) jeweils zwischen der Schnecke und einem auf die die Schnecken tragende Welle (9) aufgeschraubten Anschlag (13,14) liegen. 8.) Stellantrieb nach Annipruch ?, dadurch gekennzeichnet, daß beide Anschläge (13,14) in der Nähe den Getriebegehäuses (1o) liegen und eine Bohrung (15) zur Aufnahme eines Arretierungsatiftes (16) aufweisen, und daß im Gehäuse (1o) bzw. in einem@Zagerschild des Gehäuses entsprechende Bohrungen vorgesehen sind, durch die de-r Arretierungsstift gesteckt werden kann, der dadurch eine Verschiebung des Anschlages beim Drehen der Welle (9) und damit eine Änderung der Vorspannung ermöglicht. 9.) Stellantrieb nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, daß der Arretierungsstift (16) eine Skala trägt, auf der die Größe der Vorspannung ablesbar ist. 1o.) Stellantrieb nach-einem der Ansprüchen 1 bis 9, dadurch gekennzeichnet, daß das Gehäuse (1o) einen abgetrennten Gehäuseraum (17) aufweist, der von dem das Getriebe umschliessenden Teil durch eine Wand (18) getrennt ist, in der das eine Ende der Abtriebswelle (1) derart gelagert ist, in daß an die Abtriebswelle die dem abgeschlossenen Raum unter- gebrachten Auswert- und Umsetzorgane angekuppelt werden können. 11.) Stellantrieb nach einem der Ansprüche 1 bis 1o, dadurch gekennzeichnet, daß auf dem aus dem Gehäuse (1o) herausragenden Ende der Abtriebswelle (1) ein Hebel (19) befestigt ist, und daß relativ zu einem Lagerschild (2o) versellbare Anschläge (21) vorgesehen sind. 12.) Steilantrieb nach Anspruch 11, dadurch gekennzeichnet, daß auf das genormte Lagereohild ein Kreierina (22) mit einem 'Vorsprung (23) aufgeschraubt ist, und daß die Anschläge (21) als Kreisegmente mit einem Plausch@(24) ausgebildet sind, der zwischen dem Kreisring (22) und einem kreisförmigen " -Absatz (25) des Lagerschildes (2o) eingespannt ist.