DE2010431B1 - Motorischer Stellantrieb für Ventile mit schubkraftabhängiger Endstellungsabschaltung - Google Patents

Description

1 2

Die Erfindung betrifft einen motorischen Stell- Die U-förmig gebogenen Blattfedern ergeben eine antrieb für Ventile mit schubkraftabhängiger End- 'sehr günstige Federkennlinie, sie sind leicht zu monstellungsabschaltung, bei dem eine mit dem Ver- tieren. Die elastischen Hülsen gewährleisten eine schlußstück gekuppelte unverdrehbar geführte Ge- einwandfreie Mitnahme der Betätigungsglieder, wowindespindel durch eine zugeordnete motorisch 5 bei durch entsprechende Bemessung der axialen verdrehbare Spindelmutter axial bewegbar ist und Länge der Hülsen der zur Endstellungsabschaltung die starr mit einem Antriebszahnrad verbundene erforderliche Auswanderungsweg der Spindelmutter Spindelmutter an einem zylindrischen Teil über beid- auf einfache Weise auf einen kleinen Wert einseitig des Antriebszahnrades angeordnete, von da- justiert werden kann.

zwischen eingefügten Federn gegen Spindelmutter- io Weitere vorteilhafte Merkmale des neuen Stellfeste Widerlager andrückbare und auf dem zylindri- antriebes ergeben sich aus den Unteransprüchen. In sehen Teil längsverschiebliche Kugellager gelagert der nachfolgenden Beschreibung ist ein in der Zeichist, die gegen zwei parallele Gehäusewände abstütz- nung dargestellter Stellantrieb gemäß der Erfindung bar und an diesen -radial geführt sind, wobei die erläutert. Es zeigt

unter der Wirkung der auf die Gewindespindel wir- 15 B i 1 d 1 einen Stellantrieb gemäß der Erfindung

kenden Schubkraft auswandernde umlaufende Spin- in einer Seitenansicht,

delmutter nach einem kurzen vorbestimmten Aus- B i 1 d 2 den Stellantrieb nach Bild 1, im axialen

wanderungsweg in beiden Bewegungsrichtungen mit Schnitt, in einer Seitenansicht,

je einem koaxial zu ihr frei drehbar gelagerten und Bild 3 den Stellantrieb nach Bild 2, geschnitten

in Drehrichtung mitnehmbaren Betätigungsglied in 20 längs der Linie A-B des Bildes 2, in der Drauf-

Gestalt einer Nockenringscheibe selbsttätig kuppel- sieht,

bar ist, das in Abhängigkeit von der Mitnahme-Dreh- Bild 4 den Stellantrieb nach Bild 2, geschnit-

bewegung mit einem Endstellungsabschaltmechanis- ten längs der Linie C-D des Bildes 2, in derDrauf-

mus in Eingriff bringbar ist. sieht,

Ein solcher motorischer Stellantrieb ist Gegen- 25 Bild 5 den Stellantrieb nach Bild 4, geschnitten stand eines älteren Vorschlages des Erfinders. Die längs der Linie E-F des Bildes 4, in einer Seiten-Kugellager sind hierbei durch dazwischengefügte ansieht und

Tellerfedern gegen die Widerlager angedrückt, wäh- B i 1 d 6 a bis f eine Einzelheit bei Z des Stellantrierend die Tellerfedern sich auf Tellerscheiben ab- bes nach B i 1 d 4, in jeweils verschiedenen Betriebsstützen, die beidseitig des Antriebszahnrades ange- 30 zuständen, in der Draufsicht und in einem anderen ordnet und durch Abstandsbolzen miteinander ver- Maßstab.

bunden sind, welche durch entsprechende Öffnungen In B i 1 d 1 ist der erfindungsgemäße Stellantrieb in des Antriebszahnrades ragen. der Zuordnung zu einem Ventil 1 dargestellt, dessen Dieser Stellantrieb zeichnet sich dadurch aus., daß Verschlußstück bei 2 veranschaulicht ist. Das Ventildie Endlagenabschaltung in unmittelbarer Abhängig- 35 verschlußstück 2 ist an einer Gewindespindel 3 bekeit von der auf die Gewindespindel wirkenden festigt, die durch eine Spindelmutter 4 in noch zu Schubkraft geschieht; er zeichnet sich durch einen beschreibender Weise axial verstellbar ist. Mit der platzsparenden Aufbau aus und benötigt insbeson- Gewindespindel 3 ist eine Verdrehsicherung 6 verdere nur einen sehr kleinen Auswanderungsweg des bunden, welche sich gegen eine Säule 7 abstützt, die von der Spindelmutter bzw. dem starr auf dieser 40 zusammen mit einer entsprechenden Säule 8 ein den sitzenden Antriebszahnrad gebildeten auswandernden Stellantrieb enthaltendes zweiteiliges Gehäuse 9 trägt. Teiles, während andererseits ein praktisch beliebig gro- Die Einzelheiten des Stellantriebes sind aus den ßer Betätigungsweg für den Endstellungsabschaltme- B i 1 d e r η 2 bis 6 zu ersehen:
chanismus zur Verfügung steht. Der Auswanderungs- Die Spindelmutter 4 ist einstückig mit einem eine weg braucht nämlich lediglich so groß zu sein, daß eine 45 gerade Stirnverzahnung aufweisenden Antriebszahn-Kupplung des auswandernden Teiles mit dem Betäti- rad 10 verbunden, welches über ein in dem Gehäuse 9 gungsglied zustande kommt. Die Betätigung des End- drehbar gelagertes Ritzel 11 eines bei 12 angedeutestellungsabschaltmechanismus geschieht sodann durch ten Elektromotors in Umdrehung versetzt werden die Drehbewegung des mitgenommenen Betätigungs- kann. In der Regel können, zwischen dem Antriebsgliedes, ist also unabhängig vom Auswanderungsweg. 50 zahnrad 10 und dem Ritzel U noch Zwischenzahn-Ziel der Erfindung ist es, einen solchen Stellantrieb räder vorgesehen sein, was der Einfachheit halber in dem Sinne zu verbessern, daß sich ein noch ein- jedoch nicht weiter dargestellt ist. Das Ritzel 11 weist facherer Aufbau und eine geringere Rückwirkung eine solche axiale Länge auf, daß die Spindelmutder zur Betätigung des Endstellungsabschaltmecha- ter 4 mit dem Antriebszahnrad 10 um einen benismus erforderlichen Schaltkräfte auf den auswan- 55 stimmten axialen Weg auswandern kann, ohne daß dernden Teil ergeben. das Antriebszahnrad 10 und das Ritzel 11 außer Ein-

Zu diesem Zweck ist der Stellantrieb gemäß der griff kommen.

Erfindung dadurch gekennzeichnet, daß die beiden Die Spindelmutter 4 ist beidseitig des Antriebs-Kugellager durch zwischen ihnen angeordnete Blatt- Zahnrades 10 jeweils mit einem zylindrischen Teil 13 federn von im wesentlichen U-förmiger Querschnitts- 60 ausgebildet, auf den jeweils ein Kugellager 14 bzw. gestalt gegen ihre Widerlager andrückbar sind und 15 verschieblich aufgesetzt ist, das sich einseitig zwischen jedem Kugellager und dem ihm zugeord- gegen ein spindelmutterfestes Widerlager in Gestalt neten Betätigungsglied eine elastische Hülse auf den eines Seegerringes 16 bzw. 17 abstützt. Die beiden zylindrischen Teil der Spindelmutter aufgesetzt ist, Kugellager 14,15 sind an ihrem Außenring in jeweils deren axiale Länge geringfügig kleiner als der Ab- 65 einem angeformten Lageransatz 18, 19 zweier gegenstand zwischen dem Betätigungsglied und der diesem überliegender Gehäusewände 9 α, 9 b verschieblich zugewandten Kugellagerstirnfläche bei unbelasteter gehaltert. Sie führen die Spindehnutter 4. Zwischen Gewindespindel ist. die beiden Kugellager 14, 15 sind zwei U-förmig ge-

bogene Blattfedern 20 eingefügt, die sich auf dem Außenring der Kugellager 14, 15 abstützen und die, wie insbesondere aus Bild 3 zu ersehen, an ihren Enden eine entsprechend dem Umfang der Gewindespindel 3 ausgesparte Ausnehmung 21 aufweisen. In dem Gehäuse 9 sind die beiden Blattfedern 20 durch zwei seitliche Gehäuserippen 22 geführt. Die beiden Blattfedern 20 drücken die beiden Kugellager 14, 15 mit einer bestimmten Vorspannung gegen die Widerlager 16, 17. ίο

Auf der Spindelmutter 4 sind beidseitig des Antriebszahnrades 10 zwei als Betätigungsglieder dienende Ringnockenscheiben 23, 24 frei drehbar koaxial zur Gewindespindel 3 gelagert. Die Ringnokkenscheiben 23, 24 dienen zur Betätigung eines noch zu erläuternden Endstellungsabschaltmechanismus; sie sind mit der Spindelmutter 4 bzw. dem damit starr verbundenen Antriebszahnrad 10 reibschlüssig kuppelbar. Zu diesem Zwecke ist auf den zylindrischen Teil 13 der Spindelmutter 4 beidseitig des Antriebs-Zahnrades 10 jeweils eine elastische Hülse 25, 26 aufgesetzt, die beispielsweise aus einem elastischen Kunststoffmaterial bestehen kann und die sich einseitig gegen den Innenring des jeweils benachbarten Kugellagers 14 bzw. 15 abstützt. Die axiale Länge der elastischen Hülsen 25, 26 ist derart bemessen, daß sie um einen geringen Betrag kleiner ist, als der Abstand zwischen den Ringnockenscheiben 23, 24 und den diesen zugewandten Kugellagerstirnflächen.

Die Anordnung wirkt wie folgt:

Kommt auf die Gewindespindel 3, beispielsweise beim Einfahren in eine Endstellung, eine Schubkraft zur Einwirkung, welche die Vorspannung der Blattfedern 20 übersteigt, so beginnt die Spindelmutter 4 in der einen oder anderen Richtung auszuwandern, wobei jeweils ein Kugellager 14 bzw. 15 von dem zugeordneten Widerlager 17 bzw. 16 mitgenommen wird, so daß es sich in seinem Lageransatz 19 bzw. 18 axial bewegt. Bei dieser Auswanderungsbewegung der Spindelmutter 4 wird das Antriebszahnrad 10 in Richtung auf eine der elastischen Hülsen 25, 26 bewegt, so daß nach Zurücklegung eines vorbestimmten Auswanderungsweges eine der Ringnockenscheiben 23, 24 zwischen der benachbarten Stirnfläche des Antriebszahnrades 10 und der zugeordneten elastisehen Hülse 25 bzw. 26 verklemmt wird, was zur Folge hat, daß die vorher frei drehbar gelagerte Ringnockenscheibe 23 bzw. 24 nunmehr von dem Antriebszahnrad 10 reibschlüssig mitgenommen wird, d. h. dessen Drehbewegung mitmacht. Diese Drehbewegung der Ringnockenscheibe wird zur Betätigung des Endstellungsabschaltmechanismus ausnutzt.

Neben dem Antriebszahnrad 10 ist in dem Gehäuse 9 in der aus den Bildern 4, 5 ersichtlichen Weise eine Schaltwelle 28 achsparallel zur Gewindespindel 3 drehbar gelagert. Die Schaltwelle 28 ragt bei 29 über die obere Gehäusewand 9 a vor; sie ist mit einem Betätigungsarm 30 verbunden, der bei entsprechender Verdrehung der Schaltwelle 28 mit einem Mikroschalter 31 oder einem Mikroschalter 32 in Eingriff kommen kann, wie dies aus Bild 2 zu ersehen ist. Die Schaltwelle 28 wird von einer in dem Gehäuse 9 angeordneten und beidseitig in gehäusefesten Widerlagern 33 verankerten Blattfeder 34, welche auf eine ebene Fläche 35 eines mit der Schaltwelle 28 drehfest verbundenen Betätigungshebels 36 wirkt, elastisch in der Mittellage zwischen den beiden Schaltern 31, 32 gehalten.

Der Betätigungshebel 36 weist eine im wesentlichen U-förmige Gestalt (Bild 5) mit zwei über das Antriebszahnrad 10 ragenden Armen 37, 38 auf, die die aus B i 1 d 6 ersichtliche Gestalt haben. Die Arme 37, 38 tragen jeweils an ihrem vorderen Ende einen Betätigungsfinger 37 a, 38 a, der mit dem Nocken 39 bzw. 40 der Ringnockenscheibe 23 bzw. 24 in Eingriff kommen kann.

Die Nocken 39, 40 erstrecken sich, wie auf B i 1 d 4 zu ersehen, über 180°.

Überschreitet die an der Gewindespindel 3 angreifende Schubkraft die Vorspannung der Blattfedern 20, so beginnt die Spindelmutter 4 auszuwandern, womit in der bereits erläuterten Weise eine der Ringnockenscheiben 23, 24 mit dem Antriebszahnrad 10 reibschlüssig gekuppelt wird, was zur Folge hat, daß durch den Nocken 39 bzw. 40 der zugeordnete Hebelarm 37 bzw. 38 in der aus Bild 6 ersichtlichen Weise ausgelenkt wird, so daß die Schaltwelle 28 eine entsprechende Verdrehung erfährt und über den Betätigungsarm 30 einer der Mikroschalter 31, 32 betätigt wird. Solange die Spindelmutter 4 nicht begonnen hat auszuwandern, sind die Ringnockenscheiben 23, 24 mit dem Antriebszahnrad 10 an sich nicht gekuppelt. Wegen des anhaftenden Fettes u. dgl. tritt jedoch eine gewisse Mitnahmewirkung ein, die zufolge einer entsprechenden Bemessung der Blattfeder 34 jedoch nicht ausreicht, die Schaltwelle 28 zu verdrehen. In ungünstigen Fällen könnte es möglich sein, daß bei der Endstellungsabschaltung die mit dem Antriebszahnrad 10 an sich nicht gekuppelte, aber wegen der erwähnten kleinen Mitnahmewirkung dennoch mitgenommene Ringnockenscheibe zufälligerweise so stehen bleibt, daß ihr Nocken unter den entsprechenden Arm des ausgelenkten Betätigungshebels 36 über einen längeren Winkelweg eingedreht worden ist. Beim Wiederingangsetzen des Stellantriebes in der umgekehrten Drehrichtung hätte dies zur Folge, daß der Betätigungshebel 36 und damit die Schaltwelle 28 nicht mehr in ihre Mittellage zurückkehren können, weil sie von der mit dem Antriebszahnrad 10 an sich nicht gekuppelten Ringnockenscheibe in der verschwenkten Stellung gehalten wird.

Um dies auszuschließen, sind die beiden Hebelarme 37, 38 in der aus Bild 4 ersichtlichen Weise mit den jeweils in auf der Hebelaußenseite angeordneten Fingern 37 a, 38 a versehen.

Wird somit der Betätigungshebel 36 durch die Nockenscheibe23 aus der Stellung nach Bild 6a in die Stellung nach Bild 6b überführt, so kann die ungekuppelte (untere) Nockenscheibe 24 in der aus Bild 6c ersichtlichen Weise deshalb nicht unter den Hebelarm 38 einlaufen, weil ihr Nocken 40 an dem Finger 38 α gehalten wird. Die entsprechenden Verhältnisse für eine Verschwenkung in umgekehrtem Drehsinn sind in Bild 6d bis 6f veranschaulicht.

Die Ringnockenscheiben 23, 24 weisen einen wesentlich kleineren Durchmesser als das Antriebszahnrad 10 auf, so daß an den Nocken 39, 40 wirkende Schaltkräfte auch ein entsprechend kleines Drehmoment ergeben, womit eine Rückwirkung auf die Spindelmutter weitgehend ausgeschlossen wird.

Claims (5)

Patentansprüche:

1. Motorischer Stellantrieb für Ventile mit schubkraftabhängigerEndstellungsabschaltung,bei

2 Ό10431

dem eine mit dem Verschlußstück gekuppelte unverdrehbar geführte Gewindespindel durch eine zugeordnete motorisch verdrehbare Spindelmutter axial bewegbar ist und die starr mit einem Antriebszahnrad verbundene Spindelmutter an einem zylindrischen Teil über beidseitig des Antriebszahnrades angeordnete, von dazwischen eingefügten Federn gegen spindelmutterfeste Widerlager andrückbare und auf dem zylindrischen Teil längsverschiebliche Kugellager gelagert ist, die gegen zwei parallele Gehäusewände abstützbar .und an diesen radial geführt sind, wobei die unter der Wirkung der auf die Gewindespindel wirkenden Schubkraft auswandernde umlaufende Spindelmutter nach einem kurzen vorbestimmten Auswanderungsweg in beiden Bewegungsrichtungen mit je einem koaxial zu ihr frei drehbar gelagerten und in Drehrichtung mitnehmbaren Betätigungsglied in Gestalt einer Nockenringscheibe selbsttätig kuppelbar ist, das in Abhängigkeit von der Mitnahme-Drehbewegung mit einem Endstellungsabschaltmechanismus in Eingriff bringbar ist, dadurch gekennzeichnet, daß die beiden Kugellager (14,15) durch zwischen ihnen angeordnete Blattfedern (20) von im wesentlichen U-förmiger Querschnittsgestalt gegen ihre Widerlager (16,17) andrückbar sind und zwischen jedem Kugellager (14,15) und dem ihm zugeordneten Betätigungsglied (23,24) eine elastische Hülse (25, 26) auf den zylindrischen Teil (13) der Spindelmutter (4) aufgesetzt ist, deren axiale Länge geringfügig kleiner als der Abstand zwischen dem Betätigungsglied (23,24) und der diesem zugewandten Kugellagerstirnfläche bei unbelasteter Gewindespindel (3) ist.

2. Stellantrieb nach Ansprach 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Blattfedern (20) jeweils gegen den Kugellageraußenring abgestützt sind.

3. Stellantrieb nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Blattfedern (20) an ihren Enden eine entsprechend dem Umfang der elastischen Hülsen (25,26) ausgesparte Ausnehmung (21) aufweisen.

4. Stellantrieb nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Betätigungsglieder (23, 24) einen wesentlich kleineren Durchmesser als das Antriebszahnrad (10) aufweisen.

5. Stellantrieb nach Anspruch 1, 2 oder 3, dadurch gekennzeichnet, daß die Blattfedern beidseitig durch Gehäuserippen (22) gehalten sind.

Hierzu 2 Blatt Zeichnungen