DE2018906A1 - Schraubenfederkupplung für federbelastete Verstellvorrichtungen, insbesondere Ventilanordnungen - Google Patents

Schraubenfederkupplung für federbelastete Verstellvorrichtungen, insbesondere Ventilanordnungen

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DE2018906A1
DE2018906A1 DE19702018906 DE2018906A DE2018906A1 DE 2018906 A1 DE2018906 A1 DE 2018906A1 DE 19702018906 DE19702018906 DE 19702018906 DE 2018906 A DE2018906 A DE 2018906A DE 2018906 A1 DE2018906 A1 DE 2018906A1
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clutch
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DE19702018906
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Friedrich 5868 Letmathe; Huber Otto 7205 Böttingen Welcker
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    • FMECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F16ENGINEERING ELEMENTS AND UNITS; GENERAL MEASURES FOR PRODUCING AND MAINTAINING EFFECTIVE FUNCTIONING OF MACHINES OR INSTALLATIONS; THERMAL INSULATION IN GENERAL
    • F16DCOUPLINGS FOR TRANSMITTING ROTATION; CLUTCHES; BRAKES
    • F16D41/00Freewheels or freewheel clutches
    • F16D41/20Freewheels or freewheel clutches with expandable or contractable clamping ring or band
    • F16D41/206Freewheels or freewheel clutches with expandable or contractable clamping ring or band having axially adjacent coils, e.g. helical wrap-springs
    • FMECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F16ENGINEERING ELEMENTS AND UNITS; GENERAL MEASURES FOR PRODUCING AND MAINTAINING EFFECTIVE FUNCTIONING OF MACHINES OR INSTALLATIONS; THERMAL INSULATION IN GENERAL
    • F16KVALVES; TAPS; COCKS; ACTUATING-FLOATS; DEVICES FOR VENTING OR AERATING
    • F16K31/00Actuating devices; Operating means; Releasing devices
    • F16K31/02Actuating devices; Operating means; Releasing devices electric; magnetic
    • F16K31/04Actuating devices; Operating means; Releasing devices electric; magnetic using a motor
    • F16K31/047Actuating devices; Operating means; Releasing devices electric; magnetic using a motor characterised by mechanical means between the motor and the valve, e.g. lost motion means reducing backlash, clutches, brakes or return means

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  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • General Engineering & Computer Science (AREA)
  • Mechanical Engineering (AREA)
  • Electrically Driven Valve-Operating Means (AREA)
  • Mechanically-Actuated Valves (AREA)

Description

  • 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.
  • 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.
  • 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.
  • 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.
  • 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.
  • 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.
  • 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.
  • 1 Anspruch,

Claims (1)

  1. Patentanspruch Schraubenfederkupplung in der Anwendung auf federbelastete Verstellvorrichtungen, insbesondere drehfeldgesteuerte Federventilanordnungen, dadurch gekennzeichnet, daß eine um die Abtriebswelle (^3) gewundene Kupplungsfeder (4) mit ihres einen Ende fest in ein drehbeweglich auf der Welle gelagertes Antriebsrad (2) und mit ihrem anderen Ende in eine ebenso drehbeweglich auf der Welle gelagertes Sperrad (5) eini>reift, das sich entgegen der Antriebsdrehrichtung vor einer Sperrklinke (6) am Kupplungsgehäuse hält.
DE19702018906 1970-04-20 1970-04-20 Schraubenfederkupplung für federbelastete Verstellvorrichtungen, insbesondere Ventilanordnungen Pending DE2018906A1 (de)

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Publications (1)

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DE2018906A1 true DE2018906A1 (de) 1971-11-04

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DE19702018906 Pending DE2018906A1 (de) 1970-04-20 1970-04-20 Schraubenfederkupplung für federbelastete Verstellvorrichtungen, insbesondere Ventilanordnungen

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DE (1) DE2018906A1 (de)

Cited By (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US4578551A (en) * 1985-04-10 1986-03-25 S&C Electric Company Operating mechanism for electrical switches
GB2348691A (en) * 1999-04-09 2000-10-11 Horstmann Timers & Controls Motor driven control valve assembly

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* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US4578551A (en) * 1985-04-10 1986-03-25 S&C Electric Company Operating mechanism for electrical switches
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