DE2106933B2

DE2106933B2 - Vorrichtung zum Verdrehen einer Welle, insbesondere eines Ventilschafts

Info

Publication number: DE2106933B2
Application number: DE2106933A
Authority: DE
Inventors: Marvin Henderson Greenwood; George Nick Polydoros; Lomis Slaughter Jun.
Original assignee: Anderson Greenwood & Co Houston Tex (vsta)
Current assignee: Anderson Greenwood & Co Houston Tex (vsta)
Priority date: 1970-04-16
Filing date: 1971-02-13
Publication date: 1979-04-19
Also published as: GB1274828A; DE2106933A1; CA934185A; US3651711A; DE2106933C3

Description

Die Erfindung bezieht sich auf eine Vorrichtung zum Verdrehen einer Welle, insbesondere eines Ventilschafts, mit einem rechtwinklig an der zu verdrehenden Welle befestigten Arm mit einem Schlitz, der an seinem freien Ende in zwei einen rechten Winkel einschließende Seiten übergeht und in den ein von einer Zapfenmutter getragener Vorsprung eingreift, wobei die Zapfenmutter entlang einer antreibbaren Schraubspindel in axialer Richtung verstellbar ist und dabei ein Verschwenken des Armes bewirkt.

Eine bekannte Vorrichtung dieser Art (DE-GM 18 97712) weist ein Kugelspindelgetriebe auf, dessen Spindelmutter in jeder Betriebsstellung in Eingriff mit dem Arm steht, um sicherzustellen, daß die Kugeln nicht aus den Gewindegängen der Schraubenspindel herausfallen. Dadurch ist jedoch kein lastfreies Anlaufen der Spindelmutter und nachfolgendes Anschlagen an die senkrecht stehende Fläche des Arms möglich, um diese loszuschlagen. In vielen Fällen wird es daher mit der bekannten Vorrichtung nicht möglich sein, die Welle aus ihrer Ruhelage zu verdrehen, weil relativ hohe Kräfte zu überwinden sind. Ferner kann die bekannte Vorrichtung infolge des Einsatzes von Kugeln zur Kraftübertragung nur in den Endstellungen betrieben werden, so daß also der Arm und damit die Welle nicht in einer beliebigen Zwischenstellung festgelegt werden kann.

Es ist daher Aufgabe der Erfindung, eine Vorrichtung zum Verdrehen einer Welle, insbesondere eines Ventilschaftes zu schaffen, bei der die zur Verstellung des Ventilschaftes dienende Schraubspindel lastfrei anlaufen kann. Zur Lösung dieser Aufgabe wird eine Vorrichtung der eingangs erwähnten Art erfindungsgemäß derart ausgestaltet, daß die Zapfenmutter an einer parallel zur Schraubspindel angeordneten Schiene geführt und durch sie am Drehen bezüglich der Schraubspindelachse gehindert ist, und daß das Schraubspindelgewinde so lang ist, daß der Vorsprung der Züpfenmutter beim Weiterdrehen der Schraubspindel aus dem engen Schlitzbereich des Armes führb&r ist Da somit die Zapfenmutter in den beiden Endstellungen des Arms aus dem Bereich des in ihm vorgesehenen

ίο Schlitzes herausbewegbar ist, kann die Schraubspindel zu Beginn der Drehung lastfrei anlaufen, so daß die Zapfenmutter in den Bereich des Schlitzes bewegt werden kann und zum Losschlagen der in einer Endstellung festsitzenden Welle, insbesondere eines Ventilschaftes, auf den Arm einen Stoß ausüben kann, der als lösende Kraft auf die Welle übertragen wird.

Weitere Ausgestaltungen der Erfindung ergeben sich aus den Unteransprüchen.

Die Erfindung wird im folgenden anhand der Figuren näher erläutert.

Fig. 1 zeigt in perspektivischer Darstellung, teilweise gestrichelt, ein bevorzugtes Ausführungsbeispiel der erfindungsgemäßen Vorrichtung, die auf einem Ventil mit gestrichelt gezeichnetem Ventilkörper befestigt ist.

F i g. 2 zeigt einen Schnitt durch die Vorrichtung gemäß F i g. 1 mit einer Transmission, einem ölbad, einem Motor und einem explosionssicheren Gehäuse.

Fig.3 ze^:gt eine auseinandergezogene, perspektivische Darstellung der Zapfenmutter, die von einer

M) Schraubspindel entlang einer Schiene bewegbar ist.

F i g. 4 zeigt einen Schnitt durch den Antrieb entlang der zu drehenden Welle.

F i g. 5 zeigt eine Teilansicht des Schraubspindel-Zapfenmutter-Antriebes.

Die erfindungsgemäße Vorrichtung ist zur Drehung eines drehbaren Ventilschaftes auf dem Ventil V befestigt, das beispielsweise ein Drosselventil sein kann. Die Vorrichtung 10 enthält einen Motor 12, eine Transmission und eine Verbindung mit dem Schaft des Ventils V. Der Motor 12 ist innerhalb des Gehäuses 14 angeordnet und umsteuerbar, so daß er die Welle 16 in der einen oder der anderen Richtung dreht, je nachdem in welcher Richtung der Schaft des Ventils V gedreht werden soll. Der Motor 12 wird mittels entsprechender Schalter gesteuert, die die Spannungszufuhr zum Motor regeln und an einer entfernten Stelle angeordnet sein können.

Die Transmission überträgt die Drehung des Motors 12 auf den Schaft des Ventils V. Die Welle 16 führt durch das Gehäuse 14 und trägt das Ritzel 18. Dieses steht in Eingriff mit einem Zahnriemen 20, der die Drehung des Ritzels auf das Zahnrad 22 der mechanischen Sicherheitskupplung 24 überträgt. Eine geeignete Einrichtung 26, die später beschrieben wird, ermöglicht die Aufrechterhaltung der gewünschten Spannung im Zahnriemen 20. Die Welle 28 der Kupplung 24 erstreckt sich durch die Spanneinrichtung 26 und trägt ein Ritzel 30, das in Antriebseingriff mit dem Zahnrad 32 am Ende einer Schraubspindel 34 steht. Die Schraubspindel 34 ist

bo eine Achse mit Außengewinde, vorzugsweise einem Trapezgewinde, das sich im wesentlichen entlang der gesamten Länge der Achse erstreckt, wie dies in F i g. 5 gezeigt ist. Die Zapfenmutter 36 läuft auf der Schraubspindel 34 und wird von dieser angetrieben.

Diese Zapfenmutter hat einen Vorsprung 38, der mit einem von der Buchse 42 ausgehenden Arm 40 in Eingriff steht. Die Buchse 42 ist auf irgend eine Weise mit dem Schaft des Ventils V verbunden, so daß dieser

sich bei Drehung der Buchse 42 dreht Ein Anzeiger 43 steht in Verbindung mit dem Schaft und ist am Äußeren des Gehäuses 14 angeordnet, um die Stellung des Ventils Vanzuzeigen.

Die Schraubspindel 34, die Zapfenmutier 36, das Ritzel 30, das Zahnrad 32, die Buchse 42 und die Arme 40 befinden sich alle in einem ölbad innerhalb des Gehäuses 40, durch welches die Reibung zwischen diesen Elementen verringert wird. Zum Schuu der nach außen ragenden Teile der Transmission ist mittels BefestigungsrJementen 41 eine Haube 39 am Gehäuse 14 angebracht. Aus dieser Beschreibung ergibt sich, daß eine Drehbewegung des Motors 12 über den Zahnriemen 20, die Sicherheitskupplung 24 und die Spanneinrichtung 26 eine Drehung der Schraubspindel 34 bewirkt. Durch Drehung der Schraubspindel 34 wird die Zapfenmutter 36 axial bezüglich der Schraubspindel gedreht, wodurch die Buchse 42 und der Ventilschaft gedreht werden.

Die Verbindung zwischen Zapfenmutter Ϊ& und den Armen 40 ermöglicht eine bessere Betriebsweise beim Drehen des Schaftes des Ventils V. Die Arme 40 weisen Schlitze 44 auf, in die die Vorsprünge 38 eingreifen können. Die Schlitze 44 erstrecken sich von der Buchse 42 aus im wesentlichen radial nach außen, und ihre 2^r> äußeren Enden und damit die Seiten der Schlitze 44 erweitern sich, so daß die Seiten der Schlitze 44 im wesentlichen senkrecht zueinander liegen. Durch diese Form der Schlitze 44 können die Vorsprünge bzw. Nocken 38 am Ende der Bewegungsbahn der Zapfen- »1 mutter 36 in die Schlitzöffnungen 44 eintreten, wie dies in F i g. 5 gezeigt ist. Durch die Form der Schlitze wird außerdem erreicht, daß bei Beginn der Bewegung der Zapfenmutter 36 keine Berührung mit den Armen 40 vorliegt, so daß die Anfangsbewegung frei von jeglicher r> Belastung durch das Ventil ist. Wenn die Vorsprünge 38 in die Schlitze 44 eingreifen, so berühren sie zunächst den nach außen gebogenen Bereich, der im wesentlichen senkrecht zur Bewegungsbahn der Vorsprünge 38 verläuft, so daß diese gegen die Arme 40 stoßen. Diese Stellung der Vorsprünge 38 ist gestrichelt als 38' in Fig. 5 gezeigt. Dieser Anprall ist vorteilhaft für das Anlassen der Drehbewegung des Schaftes des Ventils V. Eine äußere Stellung der Zapfenmutter 36 und der Arme 40 ist ausgezogen dargestellt, während die andere 4^ri gestrichelt gezeichnet ist.

Wenn sich die Schraubspindel 34 weiter dreht, so bewegt sich die Zapfenmutter 36 weiter ax'al auf ihr entlang, bis der Motor 12 abgeschaltet wird oder die Mutter 36 in Berührung mit einem der Arme 45 kommt, w der dann in Eingriff mit einem der Stößel 46 gebracht wird, die sich vom ölbad im Gehäuse 14 in den explosionssicheren Teil dieses Gehäuses erstrecken. Diese Stößel 46 betätigen Mikroschalter 48, von denen nur einer gezeigt ist. Die Mikroschalter dienen zum v, Abschalten des Motors 12, nachdem die Buchse 42 das Ventil um 90° gedreht und die Zapfenmutter 36 das Ende ihrer Bewegungsbahn erreicht hat Die Arme 45 und die Mikroschalter 48 sind derart angeordnet daß der Motor 12 nach Beendigung der Drehung des Ventils und nach der Bewegung der Zapfenmutter 36 in ihre freie Stellung abgeschaltet wird, so daß beim Anlassen des Motors in umgekehrter Richtung keine Last vorhanden ist

Der Durchmesser der Schraubspindel 34 ist gering, damit beim Bewegen der Zapfenmuner 36 eine minimale Torsionsreibung auftritt Wie in Fig.2 zu erkennen ist, sind die Lager 50, die die Schraubspindel 34 halten, derart angeordnet, daß die Schraubspindel unter Spannung gehalten wird, wenn sie die Zapfenmutter 36 entlang ihrer Bahn bewegt Die Lager 50 nehmen keine Drucklast von der Schraubspindel 34 auf. Die Schraubspindelachse an jedem Ende umgebende Federn 51 dienen zur Dämpfung des Abstoppens der Mutter 36. Bei Verwendung dieser Art von Lagern ist die Schraubspindelbelastung keine Druckbelastung, so daß Säulendrucklasten vermieden werden und eine Schraubspindel mit geringem Durchmesser verwendet werden kann. Um die Schraubspindelbelastungen noch weiter zu verringern, wird die Zapfenmutter 36 durch Eingriff mit einer T-Schiene 52 geführt, welche mittels Schrauben 54 (Fig.4) am Gehäuse 14 befestigt ist. Durch diese Verbindung mit der T-Schiene 52 werden Seitenkräfte auf die Schraubspindel 34 vermieden.

Die Zapfenmutter 36 ist am besten in F i g. 3 zu erkennen und weist einen Körper 56 mit einer Mittelbohrung 58, der Aussparung 60 und dem T-Schlitz 62 auf, durch den sich die T-Schiene 52 für die Führung der Mutter 36 erstreckt. Die Buchse 64 ist für den Eingriff mit der Schraubspindel 34 mit einem Innengewinde versehen und hat einen in die Aussparung 60 im Körper 56 eingreifenden Kopf 66. Die Buchse erstreckt sich durch die Bohrung 58 und hat an dem dem Kopf abgewandten Ende ein Außengewinde zur Aufnahme der Mutter 58, die die Buchse 64 in ihrer Lage im Körper 56 hält. Der Durchmesser der Bohrung 58 ist etwas größer als derjenige der Buchse 64, so daß fertigungstechnische Schwankungen ausgeglichen und die Übertragung von seitlichen Kräften zwischen diesen Flächen vermieden werden.

Um die Reibungsbelastung noch weiter zu begrenzen, sollen sich die Vorsprünge 38 der Mutter 36 in den Schlitzen 44 der Arme 40 so frei wie möglich bewegen. Aus diesem Grunde sollen die Vorsprünge 38 vorzugsweise aus Rollen bestehen, die mittels entsprechender Lager oder Muffen mit geringer Reibung am Körper 56 befestigt sind. Die Buchse 42 ist mit geeigneten Lagern 70 versehen, wie schematisch in Fig.4 dargestellt, um die von der Vorrichtung 10 zur Drehung des Schaftes des Ventils V aufzubringende Kraft noch weiter zu verringern. Einstellbare Bolzen 72 dienen als mechanische Anschläge zur Begrenzung der Bewegung der Arme 40. Diese Anschlagbolzen 72 sind in F i g. 2 und schematisch in F i g. 5 gezeigt.

Hierzu 4 Blatt Zeichnungen

Claims

Patentansprüche:

1. Vorrichtung zum Verdrehen einer Welle, insbesondere eines Ventilschaftes, mit einem rechtwinklig an der zu verdrehenden Welle befestigten Arm mit einem Schlitz, der an seinem freien Ende in zwei einen rechten Winkel einschließende Seiten übergeht und in den ein von einer Zapfenmutter getragener Vorsprung eingreift, wobei die Zapfenmutter entlang einer antreibbaren Schraubspindel in axialer Richtung verstellbar ist und dabei ein Verschwenken des Armes bewirkt, dadurch gekennzeichnet, daß die Zapfenmutter (36) an einer parallel zur Schraubspindel (34) angeordneten Schiene (52) geführt und durch sie am Drehen bezüglich der Schraubspindelachse gehindert ist, und daß das Schraubspindelgewinde so lang ist, daß der Vorsprung (38) der Zapfenmutter (36) beim Weiterdrehen der Schraubspindel (34) aus dem engen Schlitzbereich (44) des Armes (40) führbar ist.

2. Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Schraubspindel (34) in einem Gehäuse (14) in nur Zugspannungen aufnehmenden Lagern (50) gehalten ist.

3. Vorrichtung nach Anspruch 1 oder 2, gekennzeichnet durch Anschläge (72) zur Begrenzung Her Bewegung des Armes (40) an jedem Ende der Bewegungsbahn der Zapfenmutter (36).

4. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß die parallel zur Schraubspindel (34) angeordnete Schiene eine T-Schiene (52) ist.