DE1926811A1

DE1926811A1 - Fernbedienungseinrichtung und Verfahren zu deren Herstellung

Info

Publication number: DE1926811A1
Application number: DE19691926811
Authority: DE
Inventors: Zieber Jun George Manning
Original assignee: Teleflex Inc
Current assignee: Teleflex Inc
Priority date: 1968-05-29
Filing date: 1969-05-27
Publication date: 1969-12-11
Also published as: GB1259645A; NL6908000A; US3487709A; FR2016756A1; BE730553A

Description

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h ei f e.· r. r a η >. -i ι · j . Ref r a i h Lei Köln ·- Fru-.kenbrst 137

Teleflex Incorporated ITorth Wales, Pennsylvania, UdA ^

"Fernbedienimgseinrioh'tung und Verfahren zu deren

Herstellung"

Die Erfindung betrifft eine Fernbedienungseinrichtung, die eine λ Bewegung längs einer nicht geradlinigen Strecke überträgt, wozu ein biegsames Kernelement dient, das beweglich in einer Hülle abgestützt ist. Insbesondere betrifft die Erfindung das Kernele-r ment, das auf seiner Außenfläche einen schraubenlinienförmig gewundenen Draht trägt, der so fest aufgewickelt ist, daß er sich eindrückt und dadurch festgelegt wird. Der hohle Innenteil des rohrförmigen Kernelementes kann auch zur Aufnahme von elektri-

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- 2 sehen Leitungen dienen. . . .

Die Erfindung betrifft ferner ein Verfahren zur Herstellung eines derartigen, in seiner Längsrichtung verschiebbaren Kernelementes.

Ks ist in bestimmten Anwendungsbereichen erwünscht, eine Kraft von einer Stelle zu einer anderen zu übertragen, wobei die Kraft durch eine Drehbewegung eingeleitet und dieseDrehbewegung sodann in eine geradlinige Bewegung umgewandelt wird, um ein Teil in axialer Richtung sehr genau und kontrollierbar zu bewegen, was bei der Größe der zu.überbrückenden Entfernung notwendig ist. Ea ist gleicherweise bei dem vorerwähnten Anwendungsgebiet erwünscht, dasselbe Teil, das axial bewegt wird, als Hülle für." die Übertragung weiterer Steuerbefehle zu benutzen; hierzu eignet sich ein rohrförmiges Element besonders gut, Solch ein Anwendungsgebiet kann beispielsweise ein Atomreaktor sein, in dem bestimmte. Bedingungenüber eine große Entfernung von der Bedienungsstelle überwacht werden müssen, Beispielsweise muß die .Temperatur in verschiedenen Reaktorbereichen konstant gehalten werden; dabei ist es sehr vorteilhaft, wenn man ein Thermoelement an verschiedene Stellen des Reaktors bringen und dadurch die Temperatur dort überwachen kann. Die elektrischen Leitungen für ein solches Thermoelement werden in dem rohrförmigen Kernelement geführt» Es versteht sich, daß die Erfindung nicht auf diesen besonderen Anwendungsbereich beschränkt ist; es sollte anhand dieses Beispieles nur ein Anwendungsbereich aufgezeigt werden, in

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dem eine Fernsteuerung erforderlich ist, wobei die- Ausgangsbewegung eine Drehbewegung ist und wobei der bewegte Teil auch zur Übertragung weiterer Meßwerte oder Steuerbefehle dient.

Zum Stand der Technik gehören verschiedene Verfahren, um eine solche Einrichtung mit einigen der bereits erwähnten und in dem oben angeführten Anwendungsbereich erforderlichen Merkmalen herzustellen. Beispielsweise ist es bekannt, die äußere Oberfläche eines praktisch runden Elementes mit Einschnitten zu versehen, f in die ein Draht gewickelt wird, so daß man eine Anordnung erhält, die ähnlich der ist, wie sie in dem erwähnten Anwendungsbereich erforderlich ist. Jedoch ist eine Fertigung mit Maschinen nur dann sinnvoll, wenn sie bei einem sehr hartem und steifen Steuerelement ausgeführt wird und wenn alle Toleranzen hinsichtlich der Abmessungen kleingehalten weraen_c Die maschinelle Herstellung: wird weiterhin durch die hohen Kosten erschwert, weil die maschinelle Fertigung über die gesamte Länge eines Elementes durchgeführt werden müßte, die im Extremfall g etwa 30 m betragen kann.

Zum Stande der Technik gehört auch eine Bedienuiigseinrichtung ähnliche 4er-- jenigen, die in dem beschriebenen Anwendungsbereich

it -wireb. Es handelt sich hierbei um eine Einrichtung, die aus; der US-Patent schrift 5 184 986 bekannt ist und die ein rolirföx'.miges Element mit einem schraubenlinienförmig aufgewik-. Stüt-ε streif en zum Schutz, der äußeren Oberfläche desselben

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umfaßt. Oben auf diesem schraubenlinienförmig gewundenen Streifen befindet sich ein derart anliegend und entgegengesetzt gewickelter Draht, daß er die schraubenlinienförmigen Windungen abstützt. Oben auf diese dritte Stützreihe sind Drahtwindungen mit darin eingeformten Auszackungen gewickelt, die unter den Draht greifen, und dieser Draht wirkt mit einem zahnradartigen Element zusammen. Obgleich eine derartige Vorrichtung ein Antriebselement der in dem Anwendungsgebiet benötigten Art darstellt, so sind doch die sehr hohen Kosten nachteilig, und falls nicht sehr genau gearbeitet wird, so können beim Aufwickeln die,. Drahtwindungen, die mit dem Zahnrad zusammenwirken, ein Zusammen^ fallen der Stützanordnung verursachen. Die Folge davon ist, daß ·. das Einlegen einer elektrischen Leitung, beispielsweise längs der Mitte des rohrförmigen Kernelementes, ziemlich schwierig, wenn nicht unmöglich ist« ..' . _; . Γ

Um daher die Unzulänglichkeiten der bekannten Einrichtungen. ^ beseitigen, wird erfindungsgemäß vorgeschlagen, eine Einrich-r, . tung zu schaffen, die einen längs verschiebbaren Teil und ein längliches, rohrförmiges Element sowie einen auf dieses_; s.ehrau-i benlinienförmig so fest aufgewickelten Draht umfaßt, daßEin-*" schnitte in der äußeren Oberfläche, des rohrförmigen Elementes, zur Festlegung des Drahtes.in seiner wirksamen Stellung gebil-_;. det werden. Mit Hilfe des Drahtes werfen voneinander ,abgesetzte Windungen rund um "das rohrförmige Element geschaffen, so; daß,_s ., der Draht mit einem Zahnrad, dessen Drehachse quer zur Längs-

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achse" des rohrf örmig en Elementes an der Berührungsstelle steht, •in der Weise zusammenwirkt, daß, wenn sich das Zahnrad in der einen oder anderen Richtung dreht, eine geradlinige Bewegung des Kernelementes längs seiner Längsachse erzeugt wird. Um eine derartige Einrichtung zu erhalten, ist es notwendig, daß der Draht sehr fest auf das rohrfÖrmige Element aufgewickelt ist, so daß sich dadurch Einschnitte mit genügender Tiefe bilden, um eine Bewegung des Drahtes längs der Achse des Elementes zu verhindern, und zwar allein aufgrund der Reibung des Drahtes in den Einschnitten. Erwünscht ist ferner, daß die Enden des Drahtes an dem rohrförmigen Element befestigt werden können, so daß keine Eelativbewegüngen zwischen Draht und rohrförmigen^ Element längs der schraubenlinienförmigen Einschnitte auftreten; hierdurch v/ird die Vorrichtung, die ein zusammengesetztes, axial antreibbares Teil ist, vervollständigt.

Ferner betrifft die Erfindung ein Verfahren zum Herstellen des vorstehend axial verschiebbaren Teiles.

Die so hergestellte Einrichtung, der in axialer Richtung von einem Zahnrad durch Zusammenwirken der Zähne des Zahnrades mit schraubenlinienförmig gewundenen Drähten auf der Außenseite eines rohrförmigen Elementes angetriben werden kann und die praktisch in Einschnittenliegen die in das rohrförmige Element eingeformt sind«

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Der verschiebbare Teil besitz erfindungsgemäß Schraubenlinienförmig auf die Außenseite des rohrförmigen Elemetes gewickelte Drähte, wobei diese so fest aufgewickelt sind, daß sie Einschnitte in dem äußeren Umfang zur Festlegung des Drahtes in seiner Arbeitsstellung bilden.

Die erfindungsgemäße Fernbedienungseinrichtung soll ferner in einem Atomreaktor benutzbar sein, wobei eine Drehbewegung in eine geradlinige .Bewegung eines in axialer Richtung angetriebenen Teiles umgewandet wird, der aus einem rohrförmigen Element und einem auf diesen verformend aufgewikkelten Draht besteht, wobei ferner elektrische Leitungsdrähte in dem rohrförmigen Element , enthalten sind und am einen Ende der Vorrichtung in einem t-ier- . Bioelektrischen Element derart enden, daß die Fernbedienungseinrichtung dazu benutz werden kann, das thermoelektrische Element an verschiedene Stellen in dem Reaktor zu bringen, damit die Temperatur in diesem überwacht werden kann.

Die Erfindung wird nachstehend anhand der Zeichnung, in der ein . Ausführungsbeispiel dargestellt ist, näher beschrieben. Dabei zeigen: . -■·._:_

Fig. 1 eine schematische Ansicht einer Fernbedienungseinri,htung mit einem erfindungsgemäßen, in axialer Richtung verschiebbaren Teil;

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Fig 2 eine zum Teil geschnitten dargestellte Seitenansicht des erfindungsgemäßen, in axialer Richtung verschiebbaren Teiles und

Pig. 3 einen Schnitt längs der Linie 3-3 in Fig. 2.

In Fig. 1 ist eine erfindungsgemäße Fernbedienungseinrichtung dargestellt, die einen rohrförmigen Teil 10 umfaßt, auf den ein Draht 12 schraubenförmig so fest aufgewunden ist, daß ein sehrau- * benlinienförmiger Einschnitt 14 unter dem Draht 12 gebildet wird, wie am besten in Fig. 2 zu erkennen ist. Ein Zahnrad 16 ist ferner drehbar auf einez* Achse angeordnet, die quer zu der Achse des rohrförmigen Elementes 10liegt, und besitzt Zähne, die mit den Windungen des Drahtes 12 zusammenwirken. Daher wird an der Stelle, an der die Zähne des Zahnrades 16 mil; dem Draiii; zusammenwirken, die Drehbewegung in eine geradlinie Bewegung umgewendet . Der rohrförmige Teil 10 und der schraubenlinienförmig aufgewickelte Draht 12 enden am einen Ende in einer taschenartigen Höhlung 18 eines. Thermoelementes 20 und sind dam, bei- f spieifcawieise-durch Sehweißen, sicher befestigt. Elektrische Leitungen 22 und 24 sind an das Thermoelement 20 angeschlossen und und verlaufen durch das rohrförmige_:Element 10. Am anderen Ende sind die !leitungen mit einem Anzeigegerät verbrinden. Das rohrförmige Element 10 und der aufgewickelte Draht 12 sind gegen die hohen Temperaturen; durch eine Führungshülle 26 geschützt. Es versteht sich, daß die Hülle 26 eine angemessene Länge besitzt;

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in bestimmten Fällen kann sie· bei Temperaturmessungen in verschiedenen Bereichen des Atomreaktors bis zu 30 m lang sein. Man sieht daher, wie sich erfindungsgemäß Art und Umstände der Bewegung eines Thermoelementes beispielsweise an die Bereiche im Innern eines Atomreaktors anpassen lassen, der früher für die Temperaturüberwachung unzugänglich war, es sei denn mit Hilfe teuerer und komplizierter Vorrichtungen,

Bei dem bevorzugten und in der Zeichnung dargestellten Ausführungsbeispiel ist das rohrförmige Element 10 hohl, so daß Leitungen darinuntergebracht werden können,, Es versteht sich, daß es zu der hier offenbarten Erfindung gehört, daß der Draht 12 ' ' auch auf einen massiven Teil mit ausreichender Kraft aufgewickelt sein kann, um Einschnitte in diesen zu bilden, die die Wicklungen in angemessener Lage halten. Solch ein Anwendungsfall liegt beispielsweise vor, wenn der hohle Teil 10 nicht notwendig ist und nur die Übertragung einer Kraft von Bedeutung ist. Das Aufwickeln eines Drahtes 12 auf einen rohrförmigen Teil 10, wie es in dem Ausführungsbeispiel dargestellt ist, mit ausreichender Kra Kraft, um einen Einschnitt zu bilden, deshalb außerordentlich wichtig, da sich der Draht 12 in axialer .Richtung nicht relativ zu dem rohrförmigen Teil 10 bewegen darf. Deshalb wird nur ein sehr geringer Totgang erlaubt, der, bei einer 3?ernbedienungseinrichtung, wenn überhaupt, zwischen den Zähnen des Zahnrades 16 und den Wicklungen des Drahtes 12 auftritt, so daß diese*hinsichtlich der Größe der axialen Bewegung außerordentlich genau

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arbeitet. Die Bedeutung davon liegt bei dem hier aufgezeigten 'Anwendungsgebiet darin, daß das thermoelektrische Element 20 fortschreitend in verschiedenen Bereichen in großer Entfernung von der Antriebssteile angeordnet werden kann und daß die genaue Lage des Thermoelementes zu einem gegebenen Zeitpunkt entscheidend für die Wirksamkeit der Erfindung sein kann sowie für die Steuerung der Temperatur, die Überwachtwerden soll.

Palis es erwünscht ist, können"die"Enden des Drahtes 12 an den ^ Enden des rohrförmigen Teiles 10 so befestigt werden^ so daß absolut sichergestellt ist, daß sich der Draht 12 nicht längs des sehraubenlinienförmigen Einschnittes 14 der in die äußere Fläche des rohrförmigen Teiles 10 eingeformt ist, bewegen kann»

iHir das bereits beschriebene Anwendungsgebiet erteilt so die Erfindung die Lehre, eine thermoelektrische Einrichtung vorzusehen, die in einem Atonreaktor oder einem ähnlichen unzugänglichen Bereich von einer Stelle zur anderen bewegt werden g kann und eine Pühl-oder Meßeinrichtung umfaßt, oder insbesondere thermoelektrische Sonden, und die ein Zahnrad aufweist, das zum steuern der Bewegungen des Thermoelementes dient, wobei dieses durch einen in axialer Richtung antreibbares Teil verschoben wird, der die Entfernung von dem Zahnrad bis zu dem Thermoelement überbrückt. Der in axialer Richtung verschiebbare Teil ist bereits beschrieben worden und dient lediglich dazu, um bei dem obengenannten Anwendungsgebiet eingesetzt zu werden, -".■.■-■■■ ■.-".■'■-■.-■■ .- to -

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Die E_rfindung betrifft ferner ein neues Verfahren zum Herstellen des in seiner Achsrichtung bewegbaren Teiles, liach dem erfindungsgemäßen Herstellungsverfahren wird ein, Draht auf die äußere Oberfläche des rohrförmigen Teiles mit so großer Kraft aufgewickelt, daß ein Einschnitt in dem rohrförmigen Teil unterhalb des Drahtes gebildet wird, der dazu dient, den Draht in seiner Arbeitsstellung zu halten. Danach können, falls-erwünscht, die Enden des Drahtes an den entgegengesetzten Enden des rohrförmigen Teiles in bekannter Weise befestigt werden, also beispielsweise durch Löten oder Schweißen, so daß eine Relativbewegung in axialer Richtung zwischen rohrförmigen Teil und „dem Draht in seinem schraubenlinxenförmigen Einschnitt verhindert wird. Wenn der Draht in geeigneter Weise auf den rohrför·* migen Teil aufgebracht ist,so greift er derart gut in den Einschnitt, daß wenn ein Druck seitlich, auf ihn und entsprechend auf den Einschnitt ausgebübt wird, beispielsweise y/enn aas Zahnrad 22 an einer Seite eines Drahtteiles eingreift, keine Relativbewegung auftritt. Ferner wird der Draht derart auf den rohrförmigen Teil aufgewickelt, daß der Raum zwischen den einzelnen Windungen und die Höhe des Drahtes über der Oberfläche: des rohrförmigen Teiles sich so zueinander verhalten, daß"ein geeignetes Zahnrad, das auf einer praktisch quer zum rohrför- migen Teil liegenden Achse drehbar angeordnet ist, fortschreitend den Draht mit seinen Zähnen greifen kann, wobei nur ein sehr geringer Totgang auftritt, so daß der rohrförmige Teil in axialer Richtung bewegt wird. -

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Claims

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Patentansprüche

Γ1.] Pernbedienungseinrichtung mit einem in axialer Richtung verschiebbaren , biegsamen Kern und einer diesen führenden Hülle, dadurch gekennzeichnet, daß der Kern einen Trägerkorper (10) mit kreiszylindrischem Außenmantel und einen unter Verformung der Oberfläche des Trägerkörpers auf diesen in Abständen festauf gewickelt en Draht (12) umfaßt. J

2* Fernbedienungseinriehtung nach Anspruch 1, ge kennzeichnet durch ein dem Kern zugeordnetes und mit seinen Zähnen in aie Windungen des aufgewickelten Drahtes (12) kämmend eingreifendes Zahnrad (16).

;>. Pernbedienun^seinrichtung nach Anspruch 1 und 2, d a durch gekennzeichnet, daß nie bei dex* Verformung des Trägers gebildeten Einschnitte so tief ™ sind, daß der jaufgewickelte Draht (12) von diesen Einschnitten sicher gegen Verschiebung der Windungen in axialer Kichtung gehalten ist.

4-. Fernbedienungseinrichtung nach Anspruch 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß die beiden Enden des aufgewickelten Drahtes (12) an dem

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- 12 Träger (10) befestigt sind. .

5. Fernbedienungseinrichtung nach Anspruch 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß der Träger (10) rohrförmig ausgebildet ist.

6. Verfahren zum Herstellen einer Fernbedienungseinrichtung nach Anspruch 1 bis 5» d a d u r c h gekennzeichnet, daß der auf dem Träger aufzuwickelnde Draht an seinem einen Ende gegen Verschiebung festgehalten und unter Anwendung einer solchen Vorspannung auf den Träger in den vorgegebenen Abständen aufgewickelt wird, daß in diesem, entsprechend der Ealstizität seines Werkstoffes, die für die Festlegung des Drahtes erforderlichen Nuten entstehen. .

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