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Schraubenfederkupplung für federbelastete Verstellvorrichtungen,
insb. Ventilanordnungen Die Erfindung bezieht sich auf eine mechanischeKupplungsvorkehrung,
die der angetriebenen Welle in entgegengesetzter Drehrichtung einen unbehinderten
Rücklauf ermöglichen soll. Zu diesem Zweck werden in der Regel sogenannte Sperrgetriebe
verwendet, bei denen ein laufendes Zahngesperre nur in der einen Drehrichtung eine
Kopplung von Antriebs- und Abtriebswelle bewirkt, wogegen die Sperrelemente in Gegenrichtung
wirkungslos übereinander hinweglaufen und so der Abtriebswelle einen Freilauf ermöglichen.
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Des weiteren sind zu dem gleichen Zweck sogenannte Schraubenfederkupplungen
bekannt. Bei diesen handelt es sich um eine mit geringem Spiel lose um die Abtriebstslle
gewundene Schraubenfed-er, die an ihrem einen Ende fest mit dem drehbeweglich auf
der
Abtriebswelle gelagerten Antriebsrad verbunden ist, wogegen
die Fsder am anderen Ende frei ausläuft, Die Wirkungsweise einer derartigen Anordnung
beruht auf dem Prinzip der Seilreibung. Wird nämlich das auf der Abtriebswelle frei
laufende Antriebsrad in Bewegung gesetzt, so schlingen sich die Schraubenwindungen
der Kupplungsfeder spillartig um die Welle und stellen damit eine kraftechlüssige
Verbindung der Abtriebswelle mit dem Antriebsrad her, solange sich letzteres dreht0
Wenn sich dagegen das Antriebsrad oder die Abtriebswelle entgegen der Windungsrichtung
der Kupplungsfeder drehen, so löst sich der Kraftschluß zwischen Feder und Welle
bzw. kommt als solcher erst garnicht zustande.
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Entsprechend verhält sich diese Kupplungsvorkehrung in der Anwendung
auf federbelastete Verstellvorrichtungen, wie zum Beispiel für elektrisch betätigte
Ventilsysteme. Bei derartigen Verstellmechanismen handelt es sich bekanntlich um
in zwei Richtungen wirkende Anordnungen, deren 3etätigungselement zweckmäßigerweise
von einem elektrisch gesteuerten Drehfeldinagnetenmittels eines nachgeschalteten
Ubersetsungsgetriebes gegen die Kraft einer Druckfeder in seine Arbeitsstellung
gefahren wird. In dieser Stellung gelangt der Drehfeldniagnet durch Anschlag zum
Stillstand und verbleibt danach zufolge seiner elektrodynamischen Auslegung unbeeinträchtigt
weiter unter Spannung. Schaltet man dagegen den Drehfeldmagneten ab, so wird das
genannte Betätigungselement von dessen Drehmoment entlastet und bewegt sich alsdann
unter
Wirkung der Rückstellkraft der Druckfeder in seine Ausgangsstellung zurück0 Dabei
wird der stromlose Drehfeldmagnet mitsamt dem Getriebe zu gleicher Zeit entgegen
seiner normalen Drehrichtung zu freiem Rücklauf veranlaßt.
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Bei diesem Vorgang wirkt sich das untätig mitlaufende Ubersetzungsgetriebe
und besonders die an dessen Ende in Umdrehung zu versetzende Ankermasse des Drehfeldsystems
nachteiligerweise hemmend und verzögernd auf die Rückstellbewegung des federbelasteten
Betätigungselements aus. Dieses Verhalten kann jedoch die ordnungsgemäße Funktion
einer Verstellvorrichtung weitgehend in Frage stellen, wenn sich das zu beeinflussende
Organ nach Abschaltung der motorischen Erregung bzw. bei Stromausfall zu langsam
oder nicht vollständig wieder in die Ausgangsstellung zurückbewegt. In dieser Beziehung
ist man zum Beispiel bei gasbeheizten Einrichtungen sehr daran interessiert, die
Gasventile für die Brennersteuerung langsam zu öffnen, dagegen bei Bedarf schnell
wieder zu schließen. Dabei kann sich noch dazu ein solches Hemmnis, das ein Betätigungselement
in Form einer Ventilspindel daran hindert, vollstandig wieder in die Schließstellung
zurückzuweichen, außerordentlich gefährdend auswirken.
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Um diese Möglichkeit auszuschließen und in jedem Fall eine ordnungsgemäße
Rückführung des federbelasteten Betätigungselements in die Ausgangsstellung der
Verstellvorrichtung zu erwirken, sieht
die Erfindung der Aufgabenstellung
gemäß bei Abschaltung der Erregung wie bei unbeabsichtigtem Stromausfall eine sofortige
Unterbrechung des Eraftschlusses zwischen dem Drehfeldmagneten mitsamt dem nachgeschalteten
Ubersetzungsgetriebe und dem Betätigungselement der Verstellvorrichtung vor, Diese
Maßnahme würde bedeuten, daß die entgegen der Antriebsrichtung wirkente Federkraft
auf Seiten des Betätigungselementes nun nicht mehr das Beharrungsvermögen der Ankermasse
des Drehfeldmagneten und die Reibung des nachgeordneten tibersetzungsgetriebes überwinden
müßte, sondern nur noch das betreffende Betätigungselement selbst in die Ruhelage
zurückzuverstellen hätte. Einer Lösung dieser Aufgabe stellt sich jedoch bei Anwendung
der vorbezeichneten Schraubenfederkupplung zwischen Antrieb und Betätigungselement
als hinderlich in den Weg, daß der Kraftfluß an der aus Schraubenfeder und Abtriebswelle
gebildeten Kupplungsstelle bei beiden Betätigungsvorgängen in der gleichen Richtung
verläuft. Dies hat zur Folge, daß für die Abtriebswelle entgegen der Antriebsrichtung
kein Freilauf und somit überhaupt kein Kupplungseffekt zustande käme, sondern Motor
und Getriebe nach wie vor mit in die Ausgangsstellung des Betätigungselementes zurückgedreht
werden müßten, Hier greift die Erfindung ein und bildet die sonst so vorteilhafte
Schraubenfederkupplung in der Anwendung auf federbelastete Verstellvorrichtungen
und insbesondere auf drehfeldgesteuerte Federventilanordnungen dahingehend aus,
daß die um die Abtriebswelle
gewundene Kupplungsfeder mit dem einen
Ende fest in ein drehbeweglich auf der Welle gelagertes Antriebs(zahn)rad und mit
dem anderen Ende fest in ein ebenso drehbeweglich auf der Welle gelagertes Sperrad
eingreift, welches sich entgegen der Antriebsrichtung vor einer Sperrklinke am Gehäuse
zu halten vermag, Mit einer derartigen Ausbildung erreicht man, daß sich die Kupplungsfeder
infolge einer Drehbewegung des Antriebsrades in Windungsrichtung auf der Abtriebswelle
festzieht und das Drehmoment auf diese Welle weiterüberträgt. Dabei wird das erfindungsgemäß
am anderen Ende der Kupplungsfeder vorgesehene Sperrad ebenfalls in Antriebsrichtung
mitgenommen und wirkungslos unter der von Seiten des Gehäuses her angreifenden Sperrklinke
hindurchgedreht. -In der Gegenrichtung dreht sich die Abtriebswelle unter Einwirkung
der dem Betätigungselement eingeprägten Federkraft zwar auch in Windungsrichtung
der Kupplungsfeder zurück; hier aber vermag sich das mitgedrehte Sperrad am Federende
vor der Sperrklinke zu fangen, so daß zwischen Welle und Feder kein Reibungsschluß
zustande kommt. Auf Grund dessen dreht die sich entspannende Feder des Betätigungselementes
die Abtriebswelle schlagartig in die Ausgangsstellung zurück, ohne daß sich dieser
Vorgang in irgendeiner Weise auf den Antriebsmotor und dessen Ubersetsungsgetriebe
auswirkt Auf diese Weise gelangt man gemäß der Erfindung zu einer außerordentlich
unkomplizierten
Kupplungsvorkehrung für federbelastete Verstellvorrichtungen, die sich aufgrund
mechanischer Unempfindlichkeit und Anspruchslosigkeit in der Wartung durch eine
hohe Funktionssicherheit auszeichnet, was aus den genannten Gründen besonders bei
(Gas-)Ventilanordnungen von Bedeutung ist0 Im folgenden wird die erfindungsgemäße
Kupplungsvorkehrung anhand eines in der Zeichnung dargestellten Ausführungsbeispiels
nach Aufbau und Wirkungsweise weiter erläutert, Wie ersichtlich, greift der elektromotorische
Antrieb 1 über ein nicht besonders dargestelltes Übersetzungsgetriebe mit einem
Zahnritzel in das Antriebsstirnrad 2 ein, welches sich freibeweglich auf der Abtriebswelle
3 für die federbelastete Verstellvorrichtung dreht. An diesem Antriebsrad 2 ist
eine mit geringem Spiel um die Abtriebswelle 3 gewundene Schraubenfeder 4 befestigt,
deren anderes Ende mit einem ebenso drehbeweglich auf der Abtriebswelle 5 angeordneten
Sperrad 5 in Verbindung steht. In dieses Sperrad 5 rastet von Seiten des Kupplungsgehäuses
her die Sperrklinke 6 ein und verhindert eine Drehbewegung entgegen der Antriebsrichtung.
Die Abtriebswelle 3 selbst wirkt über den Hebelarm 7 auf ein gegen die Kraft einer
Druckfeder 8 verstellbares Element 9 ein, bei dem es sich beispielsweise um die
Spindel einer Ventilanordnung handeln kann.
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Aus dieser Darstellung geht klar hervor, daß die motorische Betätigung
des Antriebsrades 2 eine in radialer Richtung wirksame Verspannung der Kupplungsfeder
4 zur Folge hat, die zu einer kraftschlüssigen Verbindung mit der Abtriebswelle
3 und einer Ubertragung des Drehmoments zur Verstellvorrichtung hin führt.
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Bei diesem Vorgang kann sich das mitlaufende Sperrad 5. unbehindert
unter seiner Sperrklinke 6 hindurchdrehen. In der Gegenrichtung bewirkt das der
Abtriebswelle 3 durch die sich entspannende Druckfeder 8 vermittelte Drehmoment
zwar auch ein Zusammenwinden der Kupplungsfeder 4, wobei der Reibungsschluß mit
der Abtriebswelle 3 jedoch von der anderen Seite her durch das sich fangende Zahngesperre
5/6 aufgehoben wird. Auf Grund dessen bewegt sich die (Ventil-)Spindel 9 schnell
und geräuschlos in ihre Ausgangsstellung zurück, ohne durch das sonst mitlaufende
Antriebsorgan 1 und dessen Ubersetzungsgetriebe behindert zu werden.
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1 Anspruch,