DE2065199A1

DE2065199A1 - Schaltungsanordnung für ein elektromotorisch betriebenes Ventil. Ausscheidung aus: 2026842

Info

Publication number: DE2065199A1
Application number: DE19702065199
Authority: DE
Inventors: Der Anmelder Ist
Original assignee: Individual
Current assignee: Individual
Priority date: 1969-06-07
Filing date: 1970-06-02
Publication date: 1972-11-02
Also published as: DE2065199C3; DE2026842A1; DE2026842B2; DE2065199B2

Description

Schaltungsanordnungen gemäß Oberbegriff des Anspruchs 1 sind beispielsweise aus der US-PS 3 334 859 bekannt, · Sie werden in Strömungssystemen für flüssigkeiten oder Gase dazu verwendet, die zu Behandlungs- oder Speicheranlagen oder dergleichen fließenden Ströme in Abhängigkeit von verschiedenen Zustandsgrößen zu steuern. Soll das Material angeliefert werden, dann wird das Ventil durch den Elektromotor geöffnet, indem dieser mittels des Hauptschalters eingeschaltet wird. Tier Hauptschalter wird in Abhängigkeit von irgendeiner Zustandsgröße manuell oder mittels geeigneter Steuersignale automatisch betätigt« Sobald das Ventil die Offenstellung erreicht hat, wird der Motor abgeschaltet, da der Endabachaltungakreis beim Erreichen der Offenstellung des Ventils die Stromversorgung unterbricht. Wenn andererseits der Motor eingeschaltet werden soll, um das Ventil von der Offenstellung in die Schließstellung zu verstellen und eine weitere Anlieferung des Materials zu verhindern, dann wird der Hauptschalter erneut betätigt, so daß sich die beschriebenen Vorgänge bis zum Erreichen der Schließstellung des Ventils wiederholen.

Schaltungsanordnungen der beschriebenen Art haben den Nachteil, daß der Hauptschalter während des Betriebs der Steuerschaltung dauernd in der jeweiligen Betriebsstellung gehalten werden muß, weil beim unbeabsichtigten oder vorübergehenden Verlassen dieser Stellung die Stromzufuhr zum Ventilmotor unterbrochen und infolgedessen dje erwünschte Ventilstellung nicht oder nur mit Verzögerungen erreicht wird ο

Der Erfindung liegt daher die Aufgabe zugrunde, eine Steuerschaltung der bekannten Art derart zu verbessern, daß ihr

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ORIGINAL INSPECTED

Hauptschalter nicht während des ganzen Bewegungsvorganges in seiner Stellung verbleiben braucht und der BewegungsVorgang zu Ende geführt wird, auch wenn der Häuptschalter durch irgendwelche gewollten oder ungewollten Vorgänge umgestellt

Diese Aufgabe wird durch die Merkmale des Kennzeichens des Anspruchs 1 geläst. Weitere Einzelheiten der Erfindung ergeben sich aus den Unteransprüchen.

Die Erfindung bringt den Vorteil mit sich, daß die Kach-™ teile der bekannten Schaltungsanordnungen auf besonders einfache Weise vermieden werden.

Die Erfindung wird im folgenden in Verbindung mit der beiliegenden Zeichnung an Ausführungsbeispielen beschrieben».

Die Fig. 1 ist eine teilweise geschnittene Seitenansicht einer erfinäungsgemäßen Ventilanordnung«,

Die Fig« 2 zeigt in auseinandergezogener Darstellung ein in der Ventilanordnung nach Fig· 1 verwendetes Kupplungs- | element.

Die Fig. 3 zeigt eine erfindungsgemäße Ausführungsform der Steuerschaltung.

Die Figo 4 bis 6 sind Draufsichten bzw. ein Schnitt durch Ausführungsformen der Endabschalter für die Steuerschaltung nach Fig. 3· ·

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Die Pig. 7 zeigt perspektivisch, einen elektrisch leitenden Ring, der in dem Endabschalter nach Fig. 6 verwendet werden kann₀

Fig. 8 zeigt das Schaltbild einer Steuerschaltung, in welcher der Endabschalter.nach Fig. 6 verwendet ist.

Gemäß Fig. 1 enthält ein Ventil 1 nach Art eines Kugelventils einen Ventilkörper 2 mit einem Einlaß 3 und einem Auslaß 4 an seinen beiden Enden. Einlaß 3 und Auslaß 4 sind mit Innengewinden versehen, mittels denen das Ventil an die Leitungen oder Rohre eines zu steuernden Strömungssystems angeschlossen weräen kann· Zwischen Einlaß 3 und Auslaß 4 ist eine Ventilkammer 5 vorgesehen, in der ein kugelförmiges Ventilelement 6 angeordnet ist, das um eine in Fig. 1 vertikale Achse drehbar ist« Das Ventilelement 6 ist zwischen zwei Ventilsitzen 7 und 8 gehalten, wobei der Ventilsitz 7 im Bereich des Auslasses 4 fest mit dem Ventilkörper 2 verbunden ist, wohingegen der Ventilsitz 8 an einem Stützring 9 befestigt ist, der im GIeitsitζ in der Ventilkammer 5 angeordnet und in Richtung der Längsachse des Ventilkörpers verschiebbar ist· Zwischen einem Absatz 10 der Ventilkammer 5 und dem Stützring 9 ist eine Druckfeder 11 vorgesehen, mittels der normalerweise eine solche Federkraft auf den Stützring 9 ausgeübt wird, daß der Ventilsitz 8 elastisch gegen das Ventilelement 6 gedrückt und das Ventilelement 6 formschlüssig, jedoch drehbar zwischen den Ventilsitzen 7 und 8 eingespannt ist» In einer ringförmigen, in der Innenwand der Ventilkammer 5 ausgebildeten Nut befindet sich ein O-Ring 12, durch den ein gas- und flüssigkeitsdichter Verschluß gebildet wird, der das zu steuernde Medium an einem Durchtritt zwischen dem Stützring 9 und der Innenwand der

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Ventilkammer 5 und damit an einem Eintritt in die übrigen Heile der Ventilanordnung hindert. Die Ventilkammer 5 ist an ihrem oberen Ende durch einen Deckel verschlossen, der eine mittlere, nach unten ragende Hülae 14 aufweist. Innerhalb dieser Hülse 14 ist drehbar ein vertikaler Ventilschaft 1.5 angeordnet, der derart mit dem Ventilelement 6 verbunden ist, daß-eine Drehung des Ventilsohafts 15 um seine vertikale Achse eine Drehung des Ventileleraentes 6 zwischen einer Offen- und einer Schließstellung des Ventile 1 herbeiführte Zwischen der Hülse 14 und dem Ventilschaft sind ein Dichtungering 16 und eine Dichtungsmanschette >17 vorgesehen.

Das Ventil 1 ist mittels eines Klemmrings 19 und einer Befestigungsschraube 20 starr an einem Trägerblock 18 befestigt, wobei sich zwischen Klemmring 19 und Ventil 1 ein Bakelitband 21 oder dergleichen zur thermischen Isolierung befindet.

Der Trägerblock 18 trägt außerdem ein Gehäuse, in welchem ein Elektromotor 23 und ein Kondensator 24 angeordnet sind. Durch ein Kupplungselement 27% das frei durch Bohrungen im Boden des Gehäuses und im Trägerblock 18 ragt, ist ein oberer Ansatz 28 des Ventilschaftes 15 mit der Ausgangs-" welle 26 des-Motors 23 verbunden, wodurch dessen Drehmoment auf den Ventilschaft übertragen wird* In ein Handrad 29, das am Ansatz 28 des Ventilschaftes 15 befestigt ist, kann ein geeignetes Werkzeug eingeführt werden, wenn der Ventilschaft 15 zur Einstellung einer bestimmten Betriebsstellung des Ventilelementee 6 manuell verdreht werden soll·

Gemäß Fig. 2 enthält das Kupplungselement 27* eine Kurvenscheibe 60 mit einer Mittelbohrung 61 zur Aufnahme der

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Motorwelle 26. Mittelöffnung 61 und Motorwelle 26 besitzen eine gleichartige und so ausgebildete Querschnittsform, daß die Motorwelle 26 in der Mittelöffnung 61 axial versehieblioh, aber nicht drehbar angeordnet ist. In der Mantelfläche der Kurvenscheibe 60 sind zwei diametral gegenüberliegende Kerben 62 und 63 vorgesehen. An der unteren Oberfläche der Kurvenscheibe 60 ist ein nach unten ragender Zylinder 64 koaxial befestigt, längs dessen unterem Rand zwei Zähne 65 mit rechtwinklig-dreieckiger Form ausgebildet sind. Das Kupplungselement 27' enthält ferner einen Zylinder 66, an dessen oberen Rand an diametral gegenüberliegenden Stellen Zähne 68 ausgebildet sind, die eine zu den Zähnen 65 komplementäre Form besitzen» Die Zylinder 64 und 66 stehen über eine hülsenförmige Welle 69 miteinander derart in Drehverbindung, daß ihre Zähne 65 und 68 miteinander kämmen, wenn die Zylinder 64 und 66 aufeinander ausgerichtet sind (Pig. 1). Unterhalb des Zylinders 66 befindet, sich eine Scheibe 70 aus einem thermisch isolierenden Material wie Bakelit, die eine quadratische Büohse 70a aufweist, die in eine Öffnung 71 von entsprechender Form paßt, die im Boden des Zylinders 66 ausgebildet ist. Zur manuellen Betätigung des Ventils dient ein Handrad 29, das eine quadratische Mittelöffnung 72 aufweist« Das Kupplungselement 27' ist in 3?ig· 1 in zusammengesetzter Form dargestellt, wobei der Ansatz 28 des Ventilschaftes 15 in nicht drehbarer Weise durch die öffnung 72 der Scheibe 29 und die Büchse 70a ragt, die ihrerseits durch die quadratische Öffnung 72 des Zylinders 66 ragt.

In der Oberfläche der Kurvenscheibe 60 ist eine kreisförmige Ausnehmung 73 zur Aufnahme einer Federauflage 74 vorgesehen, die das eine Ende einer Druckfeder 75 abstützt,

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die um die Ausgangswelle des Motors 23 gelegt ist; Das . andere Ende der Druckfeder 75 wird durch eine entsprechende Federauflage 76 abgestützt. Venn das Kupplungselement 27' zusammengesetzt ist, dann steht die Kurvenscheibe 60 unter elastischem Druck der Druckfeder 75 und ist derart nach unten vorgespannt, daß die Zähne 65 und 68 miteinander in Eingriff gelangen.

Bei Verwendung des beschriebenen Kupplungselementes 27' kann-das Drehmoment des Motors 23 nur in der einen Drehrichtung, die durch einen Pfeil 77 angedeutet ist, auf den Ventilschaft 15 übertragen werden, weil die Zähne 65 und 68 bei Drehung in der anderen Richtung freilaufen. Außerdem kann die Stellung des Ventilelementes 6 unabhängig vom Motor 23 auch leicht manuell eingestellt werden, indem der Ventilschaft 15 mittels des Handrades 29 in derjenigen Richtung gedreht wird, die durch einen gestrichelten Pfeil 78 angedeutet ist·

Zur automatischen Steuerung der Betriebsweise des in dargestellten Kugelventils kann eine Steuerschaltung gemäß Fig. 3 verwendet werden. Als Hauptschalter 80 ist ein Umschalter verwendet. Der Endabschalter kann durch zwei Mikroschalter 82 und 83 gebildet sein, deren Schalthebel 84 bzw. 85 gemäß Fig. 4 mit Nachlaufelementen versehen und am Umfang der Kurvenscheibe 60 mit einem Yifinkelabstand von 90° angeordnet sind· Die beiden Mikroschalter 82 und 83 sind normalerweise geschlossen, werden jedoch geöffnet, wenn ihre Nachlaufelemente in die Kerben 62 bzw. 63 der Steuerscheibe 60 eintreten·

Die Betriebsweise der anhand der Fig. 3 und 4 beschriebenen Ausführungsform ist wie folgt. Es sei angenommen, daß der Mikroschalter 83 geschlossen, der Mikroschalter 82 geöffnet

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und der Hauptschalter 80 mit dem Kontakt A in Berührung ist. Das Ventil 1 gemäß Pig.· 1 wird mittels des Handrades 29 in die Schließstellung gebracht. Wenn der Steuerschalter 80 nun auf den Kontakt B umgeschaltet wird, dann wird der Motor 23 eingeschaltet und das Ventil 1 in Richtung Offenstellung gedreht. Dadurch wird dann der Mikroschalter 82 geschlossen, da sein Nachlaufelement aus der Kerbe 63 heraustritt. Wenn das Ventil 1 die Offenstellung erreicht, wird der Mikroschalter 83 aufgrund des Eintritts seines Nachlaufelementes in die Kerbe 62 der Kurvenscheibe 60 geöffnet, -wodurch die Stromzufuhr zum Motor unterbrochen wird. Zum Schließen des Ventils 1 wird der Steuerschalter 80 auf den Kontakt A umgeschaltet, wodurch dem Motor 23 durch den Mikroschalter 82 Strom zugeführt und das Ventil 1 in Richtung Schließstellung gedreht wird. Diese Drehung hört auf, wenn der Mikroschalter 82 durch Eintritt seines Nachlaufelementes in die Kerbe 63 geöffnet wird« Die Drehung des Ventile in Richtung Offen- oder Schließstellung kann durch vorübergehendes Umschalten des Steuerachalters während des Betriebe niemals unterbunden werden·

Anstelle des in Fig. 4 dargestellten Endabschalter kann auch ein Endabschalter nach Pig. 5 verwendet werden. In diesem lall besteht eine Kurvenscheibe 60' aus einer Scheibe mit zwei diametral gegenüberliegenden Vorsprüngen 62' und 63' Mikroschalter 82* und 83' sind normalerweise geschlossen, werden jedoch immer dann geöffnet, wenn die Nachlaufelemente an ihren Schalthebeln auf einen der Voraprünge 62' oder 63' gehoben werden«

In Verbindung mit dem Ausführungsbeispiel nach Pig· 1 kann auch der in Pig. 6 dargestellte Endabschalter verwendet werden. Er enthält einen elektrisch leitenden Ring 91, der

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an der Mantelfläche einer Scheibe 93 aus Isoliermaterial befestigt ist. Die Scheibe 93 kann anstelle der Kurvenscheibe 60 gemäß Pig. 2 verwendet werden· Der leitende Ring 91 besitzt gemäß Fig. 7 zwei diametral . gegenüberliegende Kerben 94 und 95. Die'Scheibe 93 ist von einem durch einen kleinen Luftspalt beabstandeten Haltering 96 aus Isoliermaterial umgeben» der derart angeordnet ist, daß Schleifbürsten 97, 98, 99 und 100 auf den leitenden Ring 91 ausgerichtet sind» Mit dem Bezugszeichen 92 ist in Pig. 7 die Bahn angedeutet, längs der dieSchleifbursten97 bis100 über den Ring 91 gleiten· | Die Schleifbürsten 97 bis 100 sind in Umfangsriohtung etwa Um je 90° beabstandet und stehen unter Federdruok, der ° durch Druckfedern 101 bis 104 hergestellt wird, die mit Hilfe von Federn und Endplatten im Haltering angeordnet sind·

In Pig» 8 ist eine Steuerschaltung für den soeben be- , schriebenen Endabschalter darstellt« Bei dem gezeigten Zustand der Steuerschaltung sind die Schleifbürsten 98 und 100 über den Ring 93 elektrisch miteinander verbunden. \7enn daher der Hauptschalter 80 auf den Kontakt B geschaltet ist ι dann ist die Stromzufuhr zum Motor 23 geschlossen, so daß das Ventil in die eine erwünsohte Stellung gedreht wird, " was zu einer Drehung der Scheibe 93 iß Richtung eines Pfeile 105 (Pig. B) führt. Wenn das Ventil nach Drehung der Scheibe 93 um etwa 90° die erwünschte Stellung erreioht, dann befinden eich die Schleifbürsten 98 und 100 auf nicht leitenden Abschnitten bzw. in den Kerben 94 und 95, wodurch die Stromzufuhr zum Motor unterbrochen ist. Duroh Umschalten des Steuerschalters 80 auf den Kontakt A wird die Stromversorgungsleitung des Motors 23 erneut geschlossen, da die Schleifbürsten 97 und 99 über den Ring 91 elektrisch mit-

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- yi -

einander verbunden sind· Der Motor 23 kann das Ventil. um 90° in die andere Stellung drehen, so daß beim Erreichen dieser Stellung die Schleifbürsten 97 und 99 in die nicht leitenden Abschnitte bzw· in die Kerben 94 und eintreten, wodurch das Ventil in- dieser Stellung gehalten wird ·

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Claims

PATENTANWÄLTE O Π Κ ζ 1 Q Q

Ing. HANS PUCHERT 4U0D DiPL-PhYs-REINFRIEDFrHrV₁SCHORLEMER 3506 HELSA/KASSEL · MARIENQRUND 3

TELEFON) 0MOSt Ut?

D 3926 I Katauji Fujiwara, Kakogawa-shi, Hyogo-Ken, Japan

Schaltungaanordung für ein elektromotorisch betriebenes Ventil

(Auaaoheidung aus Patentanmeldung P 2 026 842) Pat e ntana pr üche ..

Sohaltungaanordnungfür ein elektromotorlach betriebenes, zwei Einstellungen aufweiaendes Ventil, enthaltend einen Hauptschalter mit zwei mögliohen Betriebsstellungen zum Schließen je eines den Elektromotor mit der Stromquelle verbindenden Strompfades zwecke Herstellung der einen oder anderen Ventilendstellung und einen derart mit dem Hauptachalter und dem Elektromotor verbundenen Endabschaltungakreia, daß der duroh Umschaltung des Hauptschalters geachloaaene Strompfad jeweils nach Erreichen der zugehörigen Ventilendatellung unterbrochen und gled.ohzeitig der zum Herstellen der anderen Endstellung dienende, durch erneutes Umschalten dea Hauptschalters vollends sohließbare Strompfad vorbereitet ist, dadurch gekennzeichnet, daß der Endabsohaltungakreia zwei Endabschalter (82, 83 bzw. 93) aufweist und der Hauptaohalter ein Umschalter (80) ist, und daß die Endabaohalter (82 und 83 bzwο 97, 99 und 98, 100) in Abhängigkeit von der Stellung dea Umschalters (80)

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abwechselnd nur in den beiden mögliohen Erstellungen des Ventils geöffnet Bind, wodurch der jeweilige Strompfad zum Motor während des Überganges des Ventils von der einen Endβteilung in die andere oder umgekehrt unabhängig von einer eventuellen Änderung der Stellung des Hauptschalters (80) aufrechterhalten ist·

Schaltungsanordnung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die beiden Endabschalter (82 und 83 bzw· 97» 99 und 98, 100) mit einem Winkelabstand von etwa 90° an einem den Ventilschaft (15) mit dem Elektromotor (23) verbindenden. Kupplungeelement (27¹) angeordnet sind, das an seinem Umfang zwei diametral gegenüberliegende Betätigungselemente (62, 63 bzw· 62·, 63' bzw. 94, 95) für.die Endabschalter (82 und 83 bzw. 97» 99 und 98, 100) aufweist, mittels denen diese abwechselnd immer dann geöffnet werden, wenn das Ventil eine der beiden Endetellungen einnimmt·

Schaltungsanordnung nach Anspruoh 2, dadurch gekennzeichnet, daS die Betätigungselemente (62, 63 bzw· 62*, 63* bzw· 94» 95) an einer koaxial auf das Kupplungselement (27*) sitzenden Scheibe (60, 60', 93) vorgesehen sind.

Schaltungsanordnung nach Anspruoh 3» daduroh gekennzeichnet, daß die Betätigungselemente (62, 63) als Kerben ausgebildet sind·

Schaltungsanordnung nach Anspruch 3» dadurch gekennzeichnet, daß die Betätigungselemente (62·,, 63') als Nocken ausgebildet sind·

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6· Schaltungsanordnung nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, daß der Ventilschaft (15) mit einer Einrichtung (29) zur manuellen · Einstellung des Ventilelementes (6) 'versehen ist β

7« Schaltungsanordnung nach einem der Ansprüche 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, daß das Kupplungselement (27') zwei Kupplungsglieder (60, 66) aufweist, die die Antriebswelle des Elektromotors (2J) nur bei Drehung des Elektromotors (23) in der einen Richtung antriebsmäßig mit dem Ventilelement (6) verbinden©

8» Schaltungsanordnung nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Betätigungselemente (94, 95) an einem am Umfang der Scheibe (95) elektrisch isoliert angebrachten Ring (91) vorgesehen sind und aus zwei den beiden Betriebsstellungen des Ventils entsprechenden Ausnehmungen bestehen, denen mindestens drei Schleifkontakte (97 bis 100) zugeordnet sind, von denen einer auf einen durchgehenden Streifen (92) des Rings (91) einwirkt und zwei weitere, die um einen dem Drehwinkel des Kupplungselementes (27') zwischen den beiden Betriebsstellungen des Ventils entsprechenden Abstand Voneinander beabstandet sind, auf den Ring (91) an einer Stelle einwirken, die im Bereich der Ausnehmungen (94, 95) liegt.

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