DE1550516C3 - Elektromotorischer Antrieb fur Stell glieder - Google Patents

Description

sicheren Abschalten des Antriebes für das Stellglied bei Überschreiten eines bestimmten Drehmomentwertes, so daß bei ihrem Ansprechen die Stellkraft für das Stellglied abgeschaltet wird. Hierbei können auch sich gegen die Kraft einer oder mehrerer Federn abstützende Schalterelemente vorgesehen sein, die entsprechenden Federvorrichtungen bringen jedoch nicht die Schließkraft für das jeweilige Stellglied auf.

Daher ist es Aufgabe der Erfindung, einen elektromotorischen Antrieb für Stellglieder zu schaffen, bei dem unter Auslastung des Antriebsmotors bis zu seinem Kippmoment und Auffangen des Schwungs momentes der Antriebsteile die Schließkraft des Stellgliedes innerhalb bestimmter Grenzen frei wählbar eingestellt werden kann.

Diese Aufgabe wird· bei einem gattungsgemäßen Antrieb · für Stellglieder dadurch gelöst, daß die Schaltvorrichtung aus einem am freien Ende der Antriebswelle gelagerten Schaltrad mit einem Schaltnocken, dem in jeder Drehrichtung je ein Endlagenschalter zugeordnet ist, und aus einer wählbaren Anzahl von Mitnehmerscheiben mit je einem Mitnehmer, von denen die benachbarten Mitnehmerscheiben zugehörigen Mitnehmer ineinandergreifen, besteht und die dem Schaltrad abgewandte Mitnehmerscheibe mit der Antriebswelle lösbar verbunden ist.

Weitere Merkmale der Erfindung ergeben sich aus den Unteransprüchen.

Die Erfindung wird nachstehend an Hand der Zeichnung an einem Ausführungsbeispiel noch näher erläutert.

Dabei zeigt

F i g. 1 die Ansicht eines erfindungsgemäßen Antriebes mit Teilschnitten und

F i g. 2 die Draufsicht auf die Schaltvorrichtung des neuen Antriebes gemäß F i g. 1.

Wie Fig. 1 veranschaulicht, besteht der erfindungsgemäße Antrieb aus einem Zwischentrieb 1, einer Schaltvorrichtung 2 undeinem Motor 3, welcher mit einem Stirnrad- oder Schneckengetriebe 4 gekoppelt ; ist. Die austreibende Getriebewelle 5 ist kraftschlüssig mittels eines Keiles 6 mit einer Gewindespindel 7 verbunden. Die Gewindespindel 7 ist über eine Mutter 8, welche undrehbär in einem Hubglied 9 sitzt, über eine Kupplungsmuffe 10 fest mit' der Ventilspindel 11 verbunden. Das Hubglied 9 ist undrehbar durch einen Keil 12 in einem Gehäuse 13 geführt. Die. Gewindespindel 7 ist mittels eines Kugellagers 14 im Gehäuse des Zwischentriebes 1 gelagert. Ein Tellerfedernpaket 15 liegt auf einem Distanzring 16 auf und ist dadurch über das Lager 14 mit der Gewindespindel 7 verbunden. Eine Hülse 17 dient zur. Zentrierung des Teilerfedernpakets 15 und wird in einem Druckring 18 geführt, wobei der Druckring 18 in einem Drucklager 19 liegt, welches wiederum durch eine Sicherung 20 gegen axiale Verschiebung im Gehäuse des Zwischentriebes 1 gehalten "wird. Eine Mutter 21 verbindet über eine Distanzhülse 22 das Lager 14 fest mit der Gewindespindel?. Die austreibende Getriebewelle 5 ist an ^: ihrem gegenüberliegenden Ende 23 verlängert ausgeführt. *

Die Schaltvorrichtung 2 mit einer Skalenscheibe

24 besteht aus einer Hülse 25, welche fest mit der --Verlängerten Getriebewelle 23 verbunden ist und zur Aufnahme von Mitnehmerscheiben 26 sowie eines ' SteJlringes 27 und der Skalenscheibe 24 dient.

Im Gehäuse des Getriebes 4 ist ein Schaltrad 28 mit einer Schaltnocke 29 drehbar gelagert. Das Schaltrad 28 weist auf seiner oberen Fläche einen Schaltstift 30 auf. Auf einem Bolzen 33 sind Bremsbacken 31', 32 drehbar gelagert und werden mittels eines Zugelementes 34 gegenseitig an das Schaltrad 28 angepreßt und üben im Bereich 35 dadurch auf das Schaltrad 28 eine bestimmte Bremskraft aus, um somit ein Verdrehen des Schaltrades 28, bedingt durch

ίο die Reibung zwischen den Mitnehmerscheiben 26, dem Stellring 27 und der Hülse 25 zu verhindern. Taster 36, 37 von Endlagenschaltern 38, 39 liegen auf schrägen Flächen 40, 41 der Bremsbacken 31, 32eauf.

Die Mitnehmerscheiben 26 sind ringförmig ausgeführt und weisen auf ihrer Mantelfläche einen zylinderförmigen Stift 42 auf. Die Mitnehmerscheiben 26 sind vorzugsweise aus Kunststoff gespritzt. Die Skalenscheibe 24 hat an ihrer Mantelfläche eine

ZQ logarythmische Maßeinteilung 43 vorzugsweise mit einer hunderter Dekade. Der Stellring 27 hat ebenfalls auf seiner Mantelfläche einen Markierungspunkt 44 und einen mit ihm fest verbundenen Schaltstift 45. Schaltschütze und Druckkontakte können in der Schaltvorrichtung 2 eingebaut sein oder sich je nach Forderung in einem zentralen Kommandostand, wie es z. B. bei Kraftwagen üblich ist, befinden.

Der in der F i g. 1 und 2 beschriebene elektromotorische Antrieb mit der Schaltvorrichtung 2 hat

folgende Wirkungsweise: . %:

Die wesentlichen Teile, auf die es dabei ankommt, sind der Zwischenantrieb! mit dem Hubglied9, der Gewindespindel 7 und der Federvorrichtung 15, sowie die Schaltvorrichtung 2 mit der Skalenscheibe 24, den Mitnehmerscheiben 26, dem Schaltrad 28 und den Endlagenschaltern 38 und 39.

Nicht nur das Hubglied 9, sondern auch die Gewindespindel 7 sind im Gehäuse 13 de;; Zwischenantriebs 1- axial verschieblich gelagert. Beim Schließen des Ventils bewegt sich, aus der in Fig. 1 gezeigten Stellung heraus, das Hubglied 9 abwärts, so lange, bis der Ventilteller 47 im Ventilsitz 48 aufsitzt. Diese ; Bewegung kommt durch die Drehung der Gewinde- \ spindel 7 gegenüber dem feststehenden Hubglied 9 zustande. In dem Augenblick, in dem die Abwärtsbewegung des Hubgliedes 9 blockiert ist, der drehende Antrieb der Gewindespindel 7 jedoch noch fortgesetzt wird, muß die Gewindespindel 7 nach oben ' ausweichen, wobei sie über die Drucklager 14 das Tellerfedernpaket 15 zusammendrückt. Wird nach einem bestimmten Hub der Gewindespindel 7 der An-I trieb stillgesetzt, dann wird die Schließkraft des Ven-.

tils einzig und allein durch das Tellerfedernpaket 15 aufgebracht. Die Größe dieser Kraft ist abhängig von dem. Weg, um den das Tellerfedernpaket 15 zusammengedrückt worden ist.

• Um das Ventil aus seiner vollgeöffneten Stellung in die Schließstellung zu bringen, muß die Antriebsspindel 5 eine ganz bestimmte Anzahl von Um- drehüngen vollbringen, um einerseits den vorgegebej nen Hub des Hubgliedes 9 und zusätzlich dazu die i Axialbewegung der Gewindespindel 7-zu bewirken. j Ersichtlich hängt die Schließkraft des Ventils nur von ^! der Axialbewegung der Gewindespindel 7 ab, die sich zu der Hubbewegung des Hubgliedes 8 hinzuaddiert. Dieser Gesamthub kann zur Variierung der Schließkraft des Ventils nur so weit geändert werden, wie die Gewindespindel 7 ausgelenkt wird, die Bewegung des

Hubgliedes 9 dagegen ist für die Schließkraft des Ventils unbeachtlich.

Die Antriebsspindel 5 muß also, um den Gesamthub zu bewirken, eine ganz bestimmte Anzahl von Umdrehungen zwischen der vollgeöffneten Stellung des Ventils und dessen Schließstellung ausführen. In beiden Extremstellungen muß dafür gesorgt werden; daß der Elektromotor 3 rechtzeitig abgeschaltet wird. Dies besorgt die Schaltvorrichtung 2. Deren Schaltrad 28 betätigt über den Nocken 29 und die Bremsbacken 31 bzw. 32 den für die jeweilige Drehrichtung zugehörigen Endschalter38 oder 39. Das Schaltrad. 28, das drehbar auf der Antriebswelle 5 bzw. deren verlängertem Ende 23 sitzt, darf also nur dann betätigt werden, wenn die Extremstellungen erreicht sind. Da diese jeweils erst nach mehreren Umdrehungen der Antriebswelle 5 erreicht werden, ist eine.besondere Vorrichtung erforderlich, die die Umdrehungen der Antriebswelle 5 abzählt und dann erst das Schaltrad 28 betätigt. Die maßgeblichen Teile dieser Vorrichtung sind die Mitnehmerscheiben 26. Sieht man einmal von der Umfangsyerschiebung durch die Breite der Mitnehmer 42 ab, so ist einer Umdrehung der Antriebswelle 5 eine Mitnehmerscheibe 26 zugeordnet. Da die äußere Mitnehmer- scheibe in Form des Stellrings 27 fest mit der Antriebswelle 5 verbunden ist, wird bei Anlage aller Mitnehmer 42 aneinander ein Kraftschluß zwischen dem Stellring 27 und dem Schaltrad 28 hergestellt, daß die Endschalter 38 bzw. 39 betätigt.

Die Variierung des Gesamthubes um den Betrag, um den die Tellerfedern 15 mehr oder weniger-gespannt werden sollen, um andererseits die Schließkraft des Ventils zu verändern, wird durch den Stellring 27 in folgender Weise bewirkt:

. Das Ventil wird in Schließstellung gebracht, ohne daß die Gewindespindel 7 bereits ihre Axialbewegung begonnen hat, d.h.,'daß die Tellerfedern 15 noch keine Schließkraft aufbringen; in dieser Stellung werden die Mitnehmerscheiben 26 und der Stellring 27 so angeordnet, daß alle Mitnehmer 42 aneinander anliegen und Kraftschluß zwischen dem Mitnehmer 45 des Stellrings 27 und dem Mitnehmer 30 des Sch'altrades 28 in Schließdrehrichtung besteht; dabei wird das Schaltrad 28. gerade so weit verdreht, daß der Schaltnocken 29 den Endschalter für die Schließstellung, entweder 38 oder 39, gerade betätigt; in dieser Stellung wird jetzt der Stellring 27 noch einmal von dem Kraftschluß mit der Antriebswelle 5 gelöst und entgegen der Schließdrehrichtung verdreht, so daß der Mitnehmer des Stellrings 27 erst dann wieder im Kraftschluß mit den übrigen Mitnehmern der Mitnehmerscheiben 26 und damit auch des Schaltrades 28 kommt, wenn die Antriebswelle 5 weiter in Schließrichtung verdreht wird, wobei sich jetzt die Gewindespindel 7 entgegen der Federkraft des Tellerfedernpakets 15 verschiebt. Durch diese Maßnahme wird die Abschaltung, des Elektromotors 3 erst dann bewirkt, wenn das Tellerfedernpaket 15 die gewünschte Spannung erhalten hat und damit die vorbestimmte Schließkraft erreicht ist. Die vorstehend geschilderte Verdrehung des Stellrings 27 ist also ein Maß für die Auslenkung der Tellerfedern 15, es ist deshalb eine zweckmäßige Weiterbildung der Erfindung, die Größe der Verdrehung des Stellringes 27 gegenüber der feststehenden Skalenscheibe 43 sichtbar zu machen.

Hierzu 1 Blatt Zeichnungen

Claims (7)

Patentansprüche:

1. Elektromotorischer Antrieb für Stellglieder, z.B. Ventile, mit einer mit einem Hubglied zu-' sammenwirkenden Gewindespindel und einer Federvorrichtung zum Aufbringen der Schließkraft für das Stellglied, wie das Verschlußstück, wobei die Gewindespindel auf ihrer Antriebswelle gegen die Kraft eines die Federvorrichtung bildenden Tellerfedernpakets axial verschieblich ist und der Hub der Gewindespindel durch eine auf der Antriebswelle angeordnete und von deren Umdrehungen gesteuerte Schaltvorrichtung für den Elektromotor einstellbar ist, dadurch gegekennzeichnet, daß die Schaltvorrichtung

. (2) aus einem am freien Ende (23) der Antriebswelle (5) gelagerten Schaltrad (28) mit einem Schaltnocken (29), dem in jeder Drehrichtung je ein Endlagenschalter (38,39) zugeordnet ist, und aus einer wählbaren Anzahl von Mitnehmerscheiben (26) mit je einem Mitnehmer (42), von denen die benachbarten Mitnehmerscheiben (26) zugehörigen Mitnehmer aneinander angreifen, besteht und die dem Schaltrad (28) abgewandte Mitnehmerscheibe mit der Antriebswelle (5) lösbar verbunden ist.

2. Antrieb nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß das Schaltrad (28) und die Mitnehmerscheiben (26) auf einer auf das Wellenende (5) aufgesteckten Hülse (25) angeordnet sind. ' ,

3. Antrieb nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß das Schaltrad (28) gegen Reibungsmitnahme durch einseitig angelenkte, einander gegenüberliegende und durch ein Zugelement (34) angedrückte Bremsbacken (31, 32) gesichert ist.

4. Antrieb nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß die Bremsbacken (31, 32) an ihren freien Enden Schrägflächen (40, 41) besitzen, auf denen Taster (36, 37) der Endlagenschalter (38, 39) zur Übertragung der Schaltbewegung des Schaltnockens (29) über die Bremsbacken auf den jeweiligen Endschalter auf liegen.

5. Antrieb nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß die äußere, dem Schaltrad (28) abgewandte Mitnehmerscheibe (26) als feststellbarer Stellring (27) mit einer Markierung (44) ausgebildet ist, dem nach außen hin eine lösbare Skalenscheibe (24) mit einer dem Weg-Kraft-Verhältnis des Tellerfedernpakets pro- : portionalen Maßeinteilung (43) benachbart ist.

6. Antrieb nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, daß die Mitnehmerscheiben (26) aus Kunststoff gespritzt sind..;,,>; _/:. <'55;

7. Antrieb nach einem der Ansprüche 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, daß die Gewindespindel (7), das Hubglied (9) und die Federvorrichtung (15) in einem Zwischenantrieb (1) zusammen- * gefaßt sind, dem ein Getriebe (4) vorgeschaltet ist, wobei die Schaltvorrichtung (2) auf der dem Zwischenantrieb (1) abgewandten Seite des Getriebes (4) angeordnet ist. .

Die Erfindung bezieht sich auf einen elektromotorischen Antrieb für Stellglieder, z. B. Ventile, mit einer mit einem Hubglied zusammenwirkenden Gewindespindel und einer Federvorrichtung zum Aufbringen der Schließkraft für das Stellglied, wie das Verschlußstück, wobei die Gewindespindel auf ihrer Antriebswelle gegen die Kraft eines die Federvorrichtung bildenden Tellerfedernpakets axial verschieblich ist und der Hub der Gewindespindel durch eine auf der Antriebswelle angeordnete und von deren Umdrehungen gesteuerte Schaltvorrichtung für den Elektromotor einstellbar ist.

Bei derartigen Antrieben dient die Federvorrichtung dazu, ein elastisches Glied zwischen dem Elektromotor und dem Stellglied zu bilden, damit beim Auffahren des Stellgliedes gegen seinen Anschlag, z. B. eines Ventiltellers gegen den Ventilsitz, die Antriebsteile nicht beschädigt werden. Die Federvorrichtung ermöglicht eine Verschiebung des Stellgliedes gegenüber der Gewindespindel, die üblicherweise in axialer Richtung unverschieblich gelagert ist. Die Schließkraft des Stellgliedes wird deshalb von der Federvorrichtung aufgebracht und ist von deren Auslenkung abhängig. Bei den bekannten Vorrichtungen wird die Auslenkung der- Federvorrichtung durch das Schwungmoment der Antriebsteile und das Kippmoment des Elektromotors bestimmt. Eine ständig wiederholbare Einstellung bestimmter Schließkräfte für das Stellglied ist bei den bekannten Antrieben nicht möglich.

Bei einem elektromotorischen Antrieb für Stellglieder der gattungsgemäßen Art besteht die Schaltvorrichtung für den Elektromotor aus von der Endwelle der Antriebseinheit angetriebenen Steuerscheiben, die am Umfang eine Lücke haben, welche von Schalthebeln für Endschalter mechanisch abgetastet • werden. Diese Schalthebelbetätigung ist für solche Fälle nicht ausreichend feinfühlig, in denen das Tellerfedernpaket über den Antriebsmotor zur Einstellung einer bestimmten Schließkraft gespannt werden soll. Man muß bei einer solchen Steuerung darauf achten, daß der betreffende Endschalter schon dann schaltet, bevor die Tellerfedern überhaupt zusammengedrückt werden. Dabei haben die Federn somit nur die Aufgabe, die Schwungmomente des bereits abgeschalteten elektromotorischen Antriebes aufzufangen. .

Es ist auch schon bekannt, zur Sicherung der Antriebsvorrichtung bei Absperrschiebern über die Aus- - lenkung einer Federvorrichtung einen Überlastschalter zu betätigen. Hierbei wird ein Tellerfedernpaket verwendet, das um einen bestimmten Betrag zusammengedrückt werden muß, damit der Überlästschalter anspricht. Diese Sicherungsvorrichtung ist zwischen der Schieberstange und Antriebsmechanismus des Absperrschiebers ; angeordnet, wobei die Schließkraft des Schiebersnicht unmittelbar von der Federvorrichtung aufgebrächt, sondern von dieser lediglich übertragen wird.' Daher ist eine Veränderung der Schließkraft über die Sicherungsvorrichtung nicht möglich, vielmehr muß entweder die Kennlinie des Tellerfedernpakets oder der Schaltweg des Überlastschalters dieser Vorrichtung verändert werden, j wenn mit einer anderen Schließkraft gearbeitet wer- j den soll. , j

Weiterhin sind drehmomentabhängige Schalter bekannt, die als Zwischenglied in der Kraftübertragung bei Stellantrieben angeordnet sind. Sie dienen dem