DE19537492C1

DE19537492C1 - Elektro-pneumatischer Stellungsregler

Info

Publication number: DE19537492C1
Application number: DE1995137492
Authority: DE
Inventors: Georg Nusche
Original assignee: Siemens AG
Current assignee: Siemens AG
Priority date: 1995-09-25
Filing date: 1995-09-25
Publication date: 1996-12-05
Anticipated expiration: 2015-09-26

Description

Die Erfindung bezieht sich auf einen elektro-pneumatischen Stellungsregler mit einem pneumatischen Stellantrieb, der über eine Antriebseinrichtung mit einem Zwischenzahnrad in Wirkverbindung mit einem Antriebszahnrad eines elektrischen Potentiometers steht.

Ein bekannter elektro-pneumatischer Stellungsregler dieser Art ist in Form des Siemens-SIPART PS Elektro-pneumatischer Stellungsregler 6DR3000 offenkundig vorbenutzt und in seinem wesentlichen Aufbau in der Siemens-Betriebsanleitung "SIPART PS Elektro-pneumatischer Stellungsregler 6 DR3000-1N/E-2N/E" mit der Bestell-Nr. C73000-B7400-C136-1, Bild 2 dargestellt. Bei diesem bekannten Stellungsregler wird als Potentiometer ein Drehpotentiometer eingesetzt, das mittels eines Antriebszahnrades verstellt wird. Dieses Antriebszahnrad kann bei dem bekannten Stellungsregler mit verschiedenen Antriebseinrichtungen des Stellantriebs in Wirkverbindung stehen; so ist bei einer Ausführungsform des bekannten Stellantriebs die Antriebsein richtung von einem Hebelantrieb gebildet, wie er in Fig. 1 dargestellt ist. Bei diesem Hebelantrieb wird bei einer Hub bewegung des Stellorgans 1 eines Stellantriebs 2 mittels einer Stange 3 ein Zwischenzahnrad 4 um einen Winkel zwischen 0° und maximal 60° um eine Drehachse 5 gedreht. Das Zwischen zahnrad 4 greift in ein Antriebszahnrad 6 eines elektrischen Drehpotentiometers 7 ein, wobei in der Fig. 1 die mechani sche Verbindung zu dem Potentiometer 7 und dieses selbst nur schematisch dargestellt sind. Bei einer anderen Ausführungs form des bekannten Stellungsreglers ist ein Stellantrieb 20 (vgl. Fig. 2) mit einer Antriebseinrichtung 21 in Form eines Drehantriebes versehen, die bei einer Hubbewegung des Stellorgans 22 in Form beispielsweise einer Zahnstange über ein Ritzel 23 ein Zwischenzahnrad 24 bei vollem Hub um einen Drehwinkel von maximal 100° dreht. Über ein Antriebszahnrad 25 wird ein zugeordnetes Drehpotentiometer 26 in einer in der Fig. 2 nicht im einzelnen dargestellten Weise entsprechend eingestellt.

Die Verwendung von Stellantrieben mit unterschiedlich ausge bildeten Antriebseinrichtungen macht es erforderlich, die Übersetzung vom jeweiligen Stellorgan 1 bzw. 22 der verschie denen Stellantriebe zum jeweiligen Potentiometer 7 bzw. 26 jeweils entsprechend anzupassen, wenn das Potentiometer für den maximalen Hub des Stellorgans 1 bzw. 22 der verschiedenen Stellantriebe optimal ausgenutzt werden soll. Damit sind relativ hohe Kosten in der Fertigung verbunden, weil unter schiedliche Zwischenzahnräder in den Antriebseinrichtungen verwendet werden müssen.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, einen elektro-pneu matischen Stellungsregler vorzuschlagen, der in vergleichs weise einfacher und damit kostengünstiger Weise eine getrieb liche Anpassung des jeweiligen Stellantriebes hinsichtlich seiner Antriebseinrichtung an das Potentiometer ermöglicht.

Zur Lösung dieser Aufgabe weist bei einem elektro-pneumati schen Stellungsregler der eingangs angegebenen Art erfin dungsgemaß das Zwischenzahnrad eine Innen- und eine Außenver zahnung auf, und das Antriebszahnrad ist so gelagert, daß es bei einem Stellantrieb mit einer von einem Drehantrieb gebil deten Antriebseinrichtung mit der Innenverzahnung und bei einem Stellantrieb mit einer von einem Hebelantrieb gebilde ten Antriebseinrichtung mit der Außenverzahnung in Eingriff bringbar ist; die Teilkreise der Innen- und der Außenverzah nung sind im Hinblick auf den Teilkreis des Antriebszahnrades so bemessen, daß sowohl bei einem mit einem Hebelantrieb als auch bei einem mit einem Drehantrieb versehenen Stellantrieb eine optimale Ausnutzung der Widerstandsbahn des Potentiome ters gegeben ist.

Ein wesentlicher Vorteil des erfindungsgemäßen Stellungsreg lers besteht darin, daß zwischen dem Stellantrieb bzw. seinem Stellorgan und dem Antriebszahnrad des Potentiometers ein einheitliches Zwischenzahnrad verwendet werden kann, weil eine Anpassung an die jeweilige Antriebseinrichtung allein durch eine Veränderung des Eingriffs des Antriebszahnrades in die Innen- oder Außenverzahnung des Zwischenzahnrades bewirkt wird.

Besonders einfach in der Ausführung ist der erfindungsgemäße Stellungsregler dann, wenn das Antriebszahnrad in an sich be kannter Weise mit dem Potentiometer eine konstruktive Einheit bildet und das Antriebszahnrad am freien Ende eines Schwenk hebels gelagert ist. In diesem Falle ist eine Eingriffsverän derung des Antriebszahnrades in konstruktiv sehr einfacher Weise bewerkstelligbar.

Die Verlagerung der Achse des Antriebszahnrades zum Wechsel des Eingriffs von der Innen- in die Außenverzahnung oder um gekehrt ist auf unterschiedliche Weise möglich; vorteilhaf terweise greift am freien Ende des Schwenkhebels ein Um schalthebel an, der beispielsweise in Form einer Knagge aus gebildet und von außen betätigbar angeordnet ist.

Zur weiteren Erläuterung sind anhand eines Ausführungsbeispiels in

Fig. 3 ein Längsschnitt durch den wesentlichen Teil des erfindungsgemäßen Stel lungsreglers, in

Fig. 4 ein Querschnitt durch denselben Teil und in

Fig. 5 ein Diagramm zur Erläuterung der Bemessung der Innen- und Außenverzahnung des Zwischenzahnrades des erfindungsgemäßen Stellungsreglers gezeigt.

Wie die Fig. 3 und 4 zeigen, ist ein Zwischenzahnrad 30 mit einer umlaufenden Ausnehmung 31 versehen. Die Ausnehmung 31 ist an ihrer inneren Flanke 32 mit einer Innenverzahnung 33 versehen. An einer äußeren Flanke 34 der inneren Ausneh mung 31 ist eine Außenverzahnung 35 vorgesehen.

Entsprechend der Ausbildung der Zähne der Innenverzahnung 33 und der Außenverzahnung 35 ist ein Antriebszahnrad 36 in Form eines Stirnzahnrades hinsichtlich seiner Zähne 37 ausgestaltet. Das Antriebszahnrad 36 ist mit seiner Achse 38 in einem Durchgangsloch 39 eines Schwenkhebels 40 geführt, so daß es wahlweise in Eingriff mit der Innenverzahnung 33 oder der Außenverzahnung 35 gebracht werden kann.

Der Schwenkhebel 40 ist so gelagert, daß er um eine Achse 41 schwenkbar ist; am freien Ende 42 des Schwenkhebels 40 befin det ,sich die Achse 38 des Antriebszahnrades 36. Hier ist auch ein Umschalthebel 43 vorgesehen, der nach Art einer Knagge ausgebildet ist und in einem Schlitz 44 ein mit dem freien Ende 42 des Schwenkhebels 40 verbundenes Federblatt 45 auf nimmt. Durch eine Betätigung des Umschalthebels 43 im Sinne des Pfeiles 46 kann das Antriebszahnrad 36 außer Eingriff mit der Außenverzahnung 35 und in Eingriff mit der Innenverzah nung 33 gebracht werden.

Wie insbesondere Fig. 3 erkennen läßt, ist auf der das Zwischenzahnrad 30 tragenden Antriebswelle 50 ein Ritzel 51 befestigt, auf das das Stellorgan 1 bzw. 22 gemäß den Fig. 1 und 2 einwirken kann; der besseren Übersichtlichkeit halber ist das Stellorgan 1 bzw. 22 in den Fig. 3 und 4 nicht eingezeichnet. Ferner läßt Fig. 3 deutlich erkennen, daß das Antriebszahnrad 36 mit seiner Achse 38 direkt mit der An triebswelle 52 eines Potentiometers in Form eines Drehpoten tiometers 53 verbunden ist, so daß das Antriebszahnrad 36 mit dem Drehpotentiometer 53 eine konstruktive Einheit bildet.

Bei der Bemessung der Innen- und der Außenverzahnung 33 bzw. 35 des Zwischenzahnrades 30 wird davon ausgegangen, daß bei dem Drehpotentiometer 53 eine sich über einen Winkel von z. B. 324° erstreckende Widerstandsbahn ausgenutzt werden soll, so daß das Antriebszahnrad 36 beim Vollhub des Stellantriebes nicht maximal um 360°, sondern nur um 324° gedreht werden soll. Im oberen Diagramm A der Fig. 5 ist der Umfang des Teilkreises des Antriebszahnrades 36 abgewickelt dargestellt; der maximal auszunutzende Drehwinkel von 324° ist mit Da bezeichnet. Im Diagranim B der Fig. 5 ist der Teilkreis der Innenverzahnung 33 abgewickelt dargestellt, wobei dem Wert Da gemäß Diagramm A im Diagramm B der maximale Drehwinkel von 100° bei einem Drehantrieb der Antriebseinrichtung zugeordnet wird; daraus ergibt sich die abgewickelte Gesamtlänge des Umfanges des Teilkreises der Innenverzahnung 33 und damit der Radius des Teilkreises. Aus dieser Festlegung ergibt sich auch die Außenverzahnung 35 gemäß Diagramm C der Fig. 5, weil diese einerseits mindestens in einem solchen radialen Abstand von der Innenverzahnung 33 angeordnet sein muß, daß das Antriebs zahnrad 36 bei Eingriff in die Außenverzahnung 35 sich außer halb des Eingriffs mit der Innenverzahnung 33 befindet und andererseits die Innenverzahnung 33 eine gleiche Zahnung wie das Antriebszahnrad 36 aufweisen muß. Daraus folgt im vorlie genden Beispiel, daß dem Wert Da gemäß Diagramm A der Wert 56° gemäß dem Diagramm C zuzuordnen ist. Es folgt daraus un mittelbar der Umfang des Teilkreises der Außenverzahnung und der Radius dieses Teilkreises. Damit läßt sich zwar im Falle eines Hubantriebes nicht der volle Hub von 60° ausnutzen, jedoch ist dies nicht störend, weil bei Ausnutzung eines maximalen Hubes von nur 56° die Linearität verbessert wird.

Claims

1. Elektro-pneumatischer Stellungsregler mit einem pneumati schen Stellantrieb, der über eine Antriebseinrichtung mit einem Zwischenzahnrad in Wirkverbindung mit einem An triebszahnrad eines elektrischen Potentiometers steht, dadurch gekennzeichnet, daß

- das Zwischenzahnrad (30) eine Innen- und eine Außenver zahnung (33, 35) aufweist,
- das Antriebszahnrad (36) so gelagert ist, daß es bei einem Stellantrieb (20) mit einer von einem Drehantrieb (21) gebildeten Antriebseinrichtung mit der Innenverzah nung (33) und bei einem Stellantrieb (2) mit einer von einem Hebelantrieb (3, 4) gebildeten Antriebseinrichtung mit der Außenverzahnung (35) in Eingriff bringbar ist und
- die Teilkreise der Innen- und der Außenverzahnung (33, 35) im Hinblick auf den Teilkreis des Antriebszahnrades (36) so bemessen sind, daß sowohl bei einem mit einem Hebelan trieb (3, 4) als auch bei einem mit einem Drehantrieb (21) versehenen Stellantrieb eine optimale Ausnutzung der Widerstandsbahn des Potentiometers (53) gegeben ist.

2. Stellungsregler nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß

- das Antriebszahnrad (36) mit dem Potentiometer (53) eine konstruktive Einheit bildet und
- das Antriebszahnrad (36) am freien Ende (42) eines Schwenkhebels (40) gelagert ist.

3. Stellungsregler nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß

- am freien Ende (42) des Schwenkhebels (40) ein Umschalt hebel (43) angreift.