DE19640344C1 - Elektro-pneumatischer Stellungsregler - Google Patents

Description

Das Hauptpatent DE 195 37 492 C1 bezieht sich auf einen elektro-pneumatischen Stellungsregler mit einem pneumatischen Stellantrieb, der über eine Antriebs­ einrichtung 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 sei­ nem wesentlichen Aufbau in der Siemens-Betriebsanleitung "SIPART PS Elektro-pneumatischer Stellungsregler 6DR3000-1N/E-2N/E" mit der Bestell-Nr. C73000-B7400-C136-1, Bild 2, 1991, dargestellt.

Aus der DE 35 12 800 C2 ist eine Verstelleinrichtung mit Schlupfsicherung gegen Überlastung mit einem Planeten­ übertragungssystem bekannt.

Aus der US 5 048 672 ist ein Rollenantrieb mit einem Ge­ triebe bekannt.

Aus der US 4 763 733 ist ein Bohrhammer mit einem Getriebe bekannt.

Aus der CH 670 142 A5 ist ein Stellantrieb für eine Absperr- und/oder Regulierarmatur, insbesondere für ein Ventil oder einen Hahn, bekannt, bei welchem ein Antriebsmotor über ein Getriebe mit einem Antriebszahnrad verbunden ist.

Dem Hauptpatent liegt die Aufgabe zugrunde, bei einem elek­ tro-pneumatischen Stellungsregler mit unterschiedlich ausge­ bildeten Antriebseinrichtungen in vergleichsweise einfacher und damit kostengünstiger Weise eine getriebliche Anpassung des jeweiligen Stellantriebes hinsichtlich seiner Antriebs­ einrichtung an das Potentiometer zu ermöglichen.

Gemäß dem Hauptpatent ist diese Aufgabe dadurch gelöst, daß das Zwischenzahnrad eine Innen- und eine Außenverzahnung auf­ weist und das Antriebszahnrad so gelagert ist, daß es bei einem Stellantrieb mit einer von einem Drehantrieb gebildeten Antriebseinrichtung mit der Innenverzahnung und bei einem Stellantrieb mit einer von einem Hebelantrieb gebildeten An­ triebseinrichtung mit der Außenverzahnung in Eingriff bring­ bar ist; die Teilkreise der Innen- und der Außenverzahnung 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 Potentio­ meters gegeben ist.

Der vorliegenden Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, einen elektro-pneumatischen Stellungsregler zu schaffen, bei wel­ chem das Verhältnis der Getriebeübersetzungen für unter­ schiedlich ausgebildete Antriebseinrichtungen nahezu beliebig zu bemessen ist.

Zur Lösung dieser Aufgabe weist bei einem elektro-pneumati­ schen Stellungsregler mit einem pneumatischen Stellantrieb, der über eine Antriebseinrichtung mit einem Zwischenzahnrad in Wirkverbindung mit einem Antriebszahnrad eines elektri­ schen Potentiometers steht, erfindungsgemäß das Zwischenzahnrad eine Innenverzahnung- und dazu in Achsrich­ tung versetzt eine Außenverzahnung auf, und das Antriebs­ zahnrad weist einen ersten (kleinen) Zahnkranz und einen zweiten (größeren) Zahnkranz auf und ist so gelagert, daß es bei einem Stellantrieb mit einer von einem Drehantrieb gebil­ deten Antriebseinrichtung mit seinem zweiten Zahnkranz mit der Außenverzahnung und bei einem Stellantrieb mit einer von einem Hebelantrieb gebildeten Antriebseinrichtung mit seinem ersten Zahnkranz mit der Innenverzahnung in Eingriff bringbar ist; die Teilkreise einerseits der Außenverzahnung und des zweiten Zahnkranzes und andererseits der Innenverzahnung und des ersten Zahnkranzes sind so bemessen, daß sowohl bei einem mit einem Hebelantrieb als auch bei einem mit einem Drehantrieb versehenen Stellantrieb eine optimale Ausnutzung der Widerstandsbahn des Potentiometers gegeben ist.

Bei dem erfindungsgemäßen Stellungsreglers wird unter Beibe­ haltung des Vorteils, daß zwischen dem Stellantrieb bzw. seinem Stellorgan und dem Antriebszahnrad des Potentiometers ein einheitliches Zwischenzahnrad verwendet werden kann, zu­ sätzlich der Vorteil erzielt, daß das Verhältnis der Getrie­ beübersetzungen beim Dreh- und Hebelantrieb zueinander selbst bei relativ kleiner Bauform des Stellungsreglers nahezu be­ liebig bemessen werden kann.

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 eines Ausführungsbeispiels der Erfindung sind in

Fig. 1 ein Längsschnitt durch den wesentlichen Teil eines Ausführungsbeispiels des erfindungsgemäßen Stel­ lungsreglers, in

Fig. 2 ein Querschnitt durch denselben Teil und in

Fig. 3 ein Diagramm zur Erläuterung der Bemessung der In­ nen- und Außenverzahnung des Zwischenzahnrades des erfindungsgemäßen Stellungsreglers gezeigt.

Wie die Fig. 1 und 2 zeigen, ist ein Zwischenzahnrad 30 mit einer umlaufenden Ausnehmung 31 versehen. Die Ausnehmung 31 ist an ihrer äußeren Flanke 32 mit einer Innenverzahnung 33 versehen. An einer inneren Flanke 34 der inneren Ausneh­ mung 31 ist eine Außenverzahnung 35 vorgesehen. Die Außenver­ zahlung 35 ist in Achsrichtung des Zwischenzahnrades 30 ver­ setzt neben der Innenverzahnung 33 vorgesehen.

Mit der Innenverzahnung 33 und der Außenverzahnung 35 ist ein Antriebszahnrad 36 in Form eines Stirnzahnrades in Eingriff bringbar. Das Antriebszahnrad 36 weist einen ersten (kleinen) Zahnkranz 37a und daneben einen zweiten (größeren) Zahnkranz 37b auf. Das Antriebszahnrad 36 ist mit seiner Achse 38 in einem Durchgangsloch 39 eines Schwenkhebels 40 geführt, so daß es wahlweise mit seinem ersten Zahnkranz 37a in Eingriff mit der Innenverzahnung 33 oder mit seinem zweiten Zahnkranz 37b in Eingriff mit 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. 1 erkennen läßt, ist auf einer das Zwischenzahnrad 30 tragenden Antriebswelle 50 ein Ritzel 51 befestigt, auf das ein nicht dargestelltes Stellorgan eines ebenfalls nicht gezeigten Stellantriebes einwirken kann. Fer­ ner läßt Fig. 1 deutlich erkennen, daß das Antriebszahnrad 36 mit seiner Achse 38 direkt mit der Antriebswelle 52 eines Potentiometers in Form eines Drehpotentiometers 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 und der Auslegung der Zahnkränze 37a und 37b des Antriebsrades 36 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. 3 ist der Umfang des Teilkreises des zweiten Zahnkranzes 37b des Antriebszahnrades 36 abgewickelt dargestellt; der maximal auszunutzende Dreh­ winkel von 324° ist mit Da bezeichnet. Im Diagramm B der Fig. 3 ist der Teilkreis der Außenverzahnung 35 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 Außenverzahnung 35 und damit der Radius des Teilkreises.

Hinsichtlich der Festlegung der Innenverzahnung 33 gilt zu­ nächst einmal, daß diese mindestens in einem solchen radialen Abstand von der Außenverzahnung 35 angeordnet sein muß, daß das Antriebszahnrad 36 bei Eingriff in die Außenverzahnung 35 mit dem zweiten Zahnkranz 37b sich außerhalb des Eingriffs mit der Innenverzahnung 33 mit ihrem ersten Zahnkranz 37a be­ findet. Nennenswert größer muß der Teilkreis der Innenver­ zahnung 33 nicht bemessen werden, weil einer von einem Hebelantrieb beispielsweise maximal verursachten Drehung des Zwischenrades 30 um 60° eine 324°-Drehung des Antriebsrades 36 dadurch zugeordnet werden kann, daß der Teilkreis des einen Zahnkranzes 37a des Antriebsrades 36 entsprechend - klein - bemessen wird. Im Diagramm C ist der Umfang des Teil­ kreises der Innenverzahnung 33 dargestellt. Der Teilkreis der Innenverzahnung 33 kann somit vergleichsweise klein gewählt werden, wodurch insgesamt eine kleine Bauform erzielbar ist.

Claims (3)

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 Innenverzahnung- und dazu in Achsrichtung versetzt eine Außenverzahnung (33, 35) aufweist,
• - das Antriebszahnrad (36) einen ersten (kleinen) Zahnkranz und einen zweiten (größeren) Zahnkranz aufweist und so gelagert ist, daß es bei einem Stellantrieb (20) mit einer von einem Drehantrieb (21) gebildeten Antriebsein­ richtung mit seinem zweiten Zahnkranz mit der Außenver­ zahnung (33) und bei einem Stellantrieb (2) mit einer von einem Hebelantrieb (3, 4) gebildeten Antriebseinrichtung mit seinem ersten Zahnkranz mit der Innenverzahnung (35) in Eingriff bringbar ist, und
• - die Teilkreise einerseits der Außenverzahnung und des zweiten Zahnkranzes und andererseits der Innenverzahnung und des ersten Zahnkranzes so bemessen sind, daß sowohl bei einem mit einem Hebelantrieb (3, 4) als auch bei einem mit einem Drehantrieb (21) versehenen Stellantrieb eine optimale Ausnutzung der Widerstandsbahn des Poten­ tiometers (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.