DE2010432C

DE2010432C - Motorized actuator for valves or the like with thrust-dependent end position shutdown

Info

Publication number: DE2010432C
Authority: DE
Inventors: Jürgen Dipl.-Ing. 7100 Heilbronn Balz
Original assignee: Helmut Baelz GmbH
Current assignee: Helmut Baelz GmbH
Publication date: 1971-11-18

Description

Die Erfindung betrifft einen motorischen Stellantrieb für Ventile od. cJgK mit sehubkraftabhängiger Endlagenabschaltung durch einen entgegen Federkraft auswandernden umlaufenden Teil, der über einen Betätigungsmechanismus auf einen Endschalter einwirkt und nach einem kurzen vorbestimmten Auswanderungsweg selbsttätig mit einem koaxial frei drehbar gelagerten Betätigungsglied kuppelbar ist, das durch den umlaufenden auswandernden Teil in Drehrichtung mitnehmbar und dabei mit dem Betätigungsmecbanisrnus in Eingriff bringbar ist, wobei der auswandernde Teil ein mit einer Spindelmutter starr verbundenes Zahnrad ist, auf dem zwei koaxiale, durch Abslandsbolzen in festem vorbestimmtem Abstand zueinander gehaltene Tellerscheiben um einen vorbestimmten Weg bezüglich des Zahnrades axial verschieblich gelagert sind, die sich über Tellerfedern _gegen Lager der Spindelmutter bestützen, und «las Betätigungsglied aus einer Rirsgnockenscheibe besteht, die mit einem in ihren Be- ao wcgungsweg ragenden, drehbar gelagerten Betätigungshebel des Betätigungsmechanismus in Eingriff bringbar ist.The invention relates to a motorized actuator for valves od. CJgK with hydraulic power-dependent End-of-travel shutdown by a rotating part that migrates against the force of a spring and which over an actuating mechanism acts on a limit switch and after a short predetermined emigration path automatically with a coaxially free rotatably mounted actuator can be coupled, which is through the revolving migrating part in Direction of rotation can be carried along and can be brought into engagement with the actuation mechanism, wherein the migrating part is a gear wheel rigidly connected to a spindle nut, on which two coaxial washers are held by offshore bolts at a fixed predetermined distance from one another are mounted axially displaceable by a predetermined distance with respect to the gear, which extend over Disk springs support the spindle nut against the bearing, and the actuating element consists of a circular cam disk with a bearing in its seat wcgungsweg projecting, rotatably mounted actuating lever of the actuating mechanism in engagement can be brought.

Dieser den Gegenstand des Hauptpatents bildende Stellantrieb zeichnet sich u.a. dadurch aus, daß bei sehr kleinem Bewegungsweg des auswandernden Teiles ein praktisch beliebig großer Bewegungsweg für den Endschalter vorgesehen werden kann.This actuator, which forms the subject of the main patent, is characterized, among other things, by the fact that at very small movement path of the migrating part a practically arbitrarily large movement path for the Limit switch can be provided.

Ziel der Zusai/crnndung ist es, diesen Stellantrieb in dem Sinne weiterzubilden uri zu verbessern, daß der Bewegungsweg des auswandernden Teiles noch weiter verkleinert wird.The aim of the amalgamation is this actuator in the sense of further training uri to improve that the path of movement of the emigrating part is still is further reduced.

Zu diesem Zwecke ist der Stellantrieb gemäß der vorliegenden Erfindung dadurch gekennzeichnet, daß zwischen den Tellerfedern und den jeweils benachharten Lagern eine federnde Ringflanschscheibe auf die Spindelmutter frei drehbar koaxial gelagert ist, deren die zugeordnete Tellerscheibe übergreifender Ringflansch mit seiner Stirnfläche bei unbelasteter Spindflmutter in einem geringen vorbestimmten Abstand zu der zugeordneten Ringnockenscheibe steht. Durch entsprechende Bemessung der Ringflanschschcibe kann ein besonders kleiner Auswanderungsweg der Spindelmutter bis zur Kupplung des Antriebszahnrades mit der jeweiligen Ringnocken- scheibe eingestellt werden. Insbesondere ist dieser Auswanderungsweg unabhängig von dem Spiel, das zwischen den durch die Abstandsbolzen gehaltenen Tellerscheiben und den Stirnflächen des Antriebszahnrades bestehen muß.For this purpose the actuator according to the present invention is characterized in that a resilient annular flange washer on between the disc springs and the adjacent bearings the spindle nut is freely rotatably mounted coaxially, which overlaps the associated cup washer Ring flange stands with its end face at an unloaded spindle nut at a small predetermined distance from the associated ring cam disk. By appropriate dimensioning of the ring flange washer, a particularly small migration path of the spindle nut to the coupling of the drive gear with the respective ring cam disc can be adjusted. In particular, this emigration route is independent of the game that must exist between the plate washers held by the spacer bolts and the end faces of the drive gear.

Weitere vorteilhafte Merkmale und Eigenschaften des Gegenstande« der Zusatzerfindung ergeben sich aus der nachfolgenden Beschreibung eines in der Zeichnung dargestellten Ausfuhrungsbeispieles. Es zeigtFurther advantageous features and properties of the subject matter of the additional invention result from the following description of an exemplary embodiment shown in the drawing. It indicates

Fig. 1 einen Stellantrieb gemäß der Erfindung im axialen Schnitt, ta einer Seitenansicht, etttm der Schäuble/l-ff der Flg. 2,Fig. 1 an actuator according to the invention in axial section, ta a side view, etttm the Schäuble / l-ff the Flg. 2,

FIg.2 den Stellantrieb nach Flg. I, geschnittenFig. 2 the actuator according to Fig. I, cut

der Linie C-D der PIg. 1, in der Dnaflieht, β» ig.3 den Stellantrieb nach Fig. 1 bei abgenommener Haube in der Draufsicht,the line CD of the PIg. 1, in the Dnaflicht, β »ig.3 the actuator according to Fig. 1 with the hood removed in the plan view,

Fig. 4 eine Einzelheit bei X des Stellantriebes nach Flg. 1, in einem anderen Mafistab,Fig. 4 shows a detail at X of the actuator according to Flg. 1, in a different Mafi scale,

Ftg. 5 die Federkennlinie einer Tellerfeder des «s Steifantriebs nach Fig. 1 andFig. 5 shows the spring characteristics of a disc spring of the «s Rigid drive according to Fig. 1 and

Fig. 60 bte f eine Einzelheit bei Z de» Stellentrieb» nach Flg. 2, in jeweils verschiedenen Betriebs·Fig. 60 bte for a detail at Z of the "Stellentrieb" according to Flg. 2, each in a different company zuständen, in der Draufsicht und in einem anderen Maßstab. ^η states, in plan view and on a different scale. ^η

Die Axialbcwegwrig der der Einfachheit halber nicht weiter dargestellten, mit dem Ventilverschlußstück gekuppelten, unverdrehbar geführten Gewindespindel geschieht durch eine Spindelmutter 5, die einstückig mit einem eine gerade Verzahnung aufweisenden Antriebszahnrad 10 verbunden ist, das über ein Zahngetriebe mit einem bei 13 angedeuteten Ritzel von einem Motor 14 in Umdrehung versetzt werden kann. Die Verzahnung ist derart ausgebildet, daß das Antriebszahnrad 10 einen bestimmten Weg auswandern kann, ohne außer Eingriff zu kommen.The Axialbcwegwrig for the sake of simplicity not shown, coupled to the valve closure piece, non-rotatably guided threaded spindle is done by a spindle nut 5, which is integrally connected to a straight toothed drive gear 10, which Set in rotation by a motor 14 via a toothed gear with a pinion indicated at 13 can be. The toothing is designed in such a way that the drive gear 10 has a certain path can emigrate without disengaging.

Auf den zylindrischen Außenmantel der Spindelmutter 11 sind zwei Tellerscheiben 15,16 verschieblich gelagert, die durch Abstandsbolzen 17, "siehe in entsprechenden Bohrungen des Antriebszahnrades 10 verschieblich geführt sind, im festen Abstand derart miteinander verbunden sind, daß zwischen den. Tellerscheiben und den Stirnflächen des Antriebszahnrades 10 ein vorbestimmtes Spiel besteht. Auf die Tellerscheiben 15,16 drücken zwei Tellerfedern 18,19, welche steh indirekt gegen zwei Kugellager 20, 21 abstützen, die auf dem zylindrischen Außenmantel der Spin, telmutter 5 verschieblich geführt und im übrigen in einem angeformten Lageransatz 22, 23 der Hälften 9a, 96 eines Gehäuses 9 verschieblich gehaltert sind.On the cylindrical outer surface of the spindle nut 11, two cup washers 15, 16 are slidably mounted, which are supported by spacer bolts 17, "see in FIG corresponding bores of the drive gear 10 are slidably guided, are connected to each other at a fixed distance such that between the. Disc washers and the end faces of the drive gear 10 have a predetermined play. on the cup washers 15, 16 press two cup springs 18, 19, which stand indirectly against two ball bearings Support 20, 21, which is guided and displaceably guided on the cylindrical outer surface of the spin, telnut 5 otherwise displaceable in an integrally formed bearing shoulder 22, 23 of the halves 9a, 96 of a housing 9 are held.

Zwischen die Tellerfedern 18,19 und die Kugellager 20, 21 sind zwei federnde Ringflanschscheiben it., 51 eingefügt, die auf dem zylindrischen Außenmantel der Spindelmutter 5 frei drehbar gelagert sind und mit ihrem Ringflansch 51α bzw. 50 α die Tellerscheiben 15, 16 übergreifen. Außerhalb der Abstandsbolzen 17 sind auf dem Antriebszahnrad 10 zwei Betätigungsglieder in Gestalt zweier Ringnockenscheiben 26, 27 frei drehbar gelagert, wobei die Abstandsbolzen 17 die radiale Lagerung der Ringnockenscheiben 26, 27 übernehmen. Die Anordnung ist derart getroffen, daß die Stirnflächen der Ringflansche 50a, 51a in einem kleinen Abstand zu den Ringnockenscheiben 26, 27 stehen, wenn die Gewindespindel unbelastet, d. h. die Spindelmutter 5 nicht ausgewandert ist. Dieser Abstand ist kleiner als das Spiel zwischen den Tellcrscheiben 15,16 und den Stirnflächen des Antriebszahnrades 10.Between the disc springs 18, 19 and the ball bearings 20, 21 are two resilient annular flange washers it., 51 inserted, which are freely rotatably mounted on the cylindrical outer surface of the spindle nut 5 and with their annular flange 51α or 50 α, the plate washers 15, 16 overlap. Outside the spacer bolts 17 are on the drive gear 10 two actuators in the form of two ring cam disks 26, 27 freely rotatably mounted, wherein the spacer bolts 17 take over the radial mounting of the ring cam disks 26, 27. The arrangement is made such that the end faces of the Ring flanges 50a, 51a are at a small distance from the ring cam disks 26, 27 when the threaded spindle is unloaded, d. H. the spindle nut 5 has not emigrated. This distance is smaller than the game between the disk disks 15,16 and the end faces of the drive gear 10.

Der Stellantrieb wirkt grundsätzlich in dem Hauptpatent näher beschriebenen Weise. Wirkt auf die Gewindespindel eine Schubkraft, so wird nach Überschreiten der Vorspannung der Tellerfedern 15, 16 die Spindelmutter axial bewegt, wobei die Teuer' federn zusammengedrückt werden. Bei dieser Aus* Wanderungsbewegung drückt der Ringflansch SOo bzw. 51a nach Zurücklegung des eingestellten, sehr kleinen Auswandernngsweges die zugeordnete Ringnockenscheibe 27 bzw. 26 gegen das 10> so daß die reibsehlussfge MIiBtI entsprechende Bemessung des At der Stirnfläche der federnden Ringflansche und derThe actuator basically works in the manner described in more detail in the main patent. Affects the If the pre-tension of the disc springs 15, 16 is exceeded, the threaded spindle generates a thrust force the spindle nut moves axially, whereby the expensive ' springs are compressed. During this migration movement, the ring flange presses SOo or 51a after covering the set, very small emigration path, the associated annular cam disk 27 or 26 against the 10> so that the friction joint MIiBtI corresponding measurement of the at the end face of the resilient ring flanges and the

zeot Ringnockenscheibe Itann exakt festgelegt werden, an weichem Punkt der to Fig. 5 dargestellten Federkennlinie die Mitnahme der Rlngnockenscheibe einsetzen soll.Zeot ring cam disk It can then be precisely determined at which point on the spring characteristic curve shown in FIG. 5 the entrainment of the ring cam disk should begin.

Der Auswanderseg braucht nur ein BrachteB des Weges A der Federkennlinie zn sein.The exit path only needs to be brought along path A of the spring characteristic.

INe Jeweils nitpnommeneNockenscheibe 26 taw, 37 dient Ober einen angefonnten Nocken einen Betlügongshebel3» eine in demINe cam disc 26 taw taken in each case, 37 serves over a called cam a betlong lever3 »one in that

drehbar gelagerte Welle 28, die einen Betätigungsarm 30 trügt, welcher in der aus F i g, 3 ersichtlichen Weise einen Mikroschalter 31 oder einen Mikroschalter 32 betätigen kann,rotatably mounted shaft 28 which has an actuating arm 30 is deceptive, as can be seen in FIG. 3 Way, a microswitch 31 or a microswitch 32 can operate,

Der Betätigungshebel 35 weist einen das Antriebszahnrad 10 übergreifenden Arm 36 und einen das Antriebszahnrad 10 untergreifenden Arm 37 auf (vgl. Fig. 4). Die Arme 36, 37 tragen jeweils einen einseitig angeordneten, vorragenden Betätigungsfinger 36 t/, 37 a, der in der aus Fig. 6 ersichtlichen Weise ι α mit den Nocken 38 der nockenscheibe 26, 27 in Eingriff kommen kann. Die Betätigungsfinger 36 ο, 37α sind im übrigen an gegenüberliegenden Seiten der Arme 36, 37 angeordnet, wodurch verhindert wird, daß die nicht eingeklemmte Nockenscheibe bei Ausschwenken des Betätigungshebels 35 durch fremde Einflüsse vorbeigleiten kann.The actuating lever 35 has an arm 36 that engages over the drive gear 10 and an arm 37 that engages below the drive gear 10 (see FIG. 4). The arms 36, 37 each carry a projecting actuating finger 36 t /, 37 a arranged on one side, which can come into engagement with the cams 38 of the cam disk 26, 27 in the manner shown in FIG. The actuating fingers 36 o, 37α are also arranged on opposite sides of the arms 36, 37, which prevents the unclamped cam disk from being able to slide past when the actuating lever 35 is pivoted out due to external influences.

Zwischen den Kugellagern 20, 21 und den federnden Ringflanschscheiben 50, 51 sind Ausgleichs-Kcheiben 53 angeordnet, die es g'statten, den Aus- ao wanderungsweg bis zur Kupplung mit einer Nockenscheibe 26, 27 genau einzujustieren.Between the ball bearings 20, 21 and the resilient ring flange washers 50, 51 are compensating washers 53 arranged, which allow the Aus ao Hike up to the coupling with a cam disk 26, 27 to be precisely adjusted.

Claims

Patent claims:

1. Motorized actuator for valves or the like with thrust-dependent end position shutdown by a rotating part that migrates against spring force, which acts on a limit switch via an actuating mechanism and, after a short, predetermined migration path, can be automatically coupled to an actuating member that is freely rotatable on the same axis and that is driven by the rotating The migrating part is entrained in the direction of rotation and can be brought into engagement with the actuating mechanism, the migrating part being a gear wheel rigidly connected to a spindle nut, on which two coaxial washers, held by spacer bolts at a fixed predetermined distance from one another, axially by a predetermined distance with respect to the gear wheel are supported vurschieblich, which are supported by plate springs against bearings of the spindle nut: and the actuating element consists of an annular cam disk with a rotatably mounted actuator protruding into its path of movement Inclination lever of the actuating mechanism can be brought into engagement (Patent 1 946 043), characterized in that a resilient annular flange washer (50, 51) on the spindle nut (5) between the disc springs (18, 19) and the respectively adjacent bearing (20, 21) is freely rotatably mounted coaxially, the associated disk washer (16, 17) cross the annular flange (50, "Ma) is connected to its end face with no load on the spindle nut at a small predetermined distance from the associated annular cam plate (26,27).

2. Actuator according to claim 1, characterized in that the cam disks (26, 27) are rotatably mounted on the drive gear (10) via the spacer bolts (17).

3. Actuator according to claim 1 or 2, characterized in that between the resilient Ring flange disks (50, 51) and the bearings (20, 21) compensating disks (53) are arranged.

4. Actuator according to one of claims 1 to 3, characterized in that the cam disks (26, 27) an actuating lever (35) with two each one protruding on one side, on the outside arranged actuating fingers (36 a, 37 a) is assigned to supporting actuating arms (36, 37).

For this purpose 2 sheets of drawings