DE2135094B2

DE2135094B2 - Motorischer stellantrieb fuer ventile schubkraftabhaengiger endstellungsabschaltung

Info

Publication number: DE2135094B2
Application number: DE19712135094
Authority: DE
Inventors: Jürgen Dipl.-Ing. 7100 Heilbronn Balz
Original assignee: Helmut Baelz GmbH
Current assignee: Helmut Baelz GmbH
Priority date: 1971-07-14
Filing date: 1971-07-14
Publication date: 1972-05-25
Also published as: DE2135094A1; US3703673A; CH532741A; GB1335140A; FR2145897A5

Description

Die Erfindung betrifft einen motorischen Stellantrieb für Ventile mit schubkraftabhängiger Endstellungsabschaltung, bei dem eine mit dem Verschlußstück gekuppelte, unverdrehbar geführte Spindel durch ein zugeordnetes Bewegungsgewinde mit einem motorisch verdrehbaren Gewindeelement axial bewegbar ist und das starr mit einem Antriebszahnrad verbundene Gewindeelement über zwei Kugellager axial und radial in einem Gehäuse gelagert ist, wobei das unter der Wirkung einer auf die Spindel wirkenden Schubkraft auswandernde umlaufende Gewindeelement sich axial beidseitig über die längsverschieblich angeordneten und bei der Auswanderungsbewegung jeweils in einer Richtung mitnehmbaren Kugellager gegen die Schenkel einer U-förmig gebogenen Blattfeder abstützt und mit einem Endstellungsabschaltmechanismus gekuppelt ist.

Ein motorischer Stellantrieb mit diesen Merkmalen ist bekannt (deutsche Auslegeschrift 2 010 431). Bei diesem Stellantrieb sind die beiden Kugellager außerhalb der Schenkel der Blattfeder angeordnet, so daß sie Y@n der Blattfeder, die sich gegen die Innenseite der Kugellageraußenringe abstützt, gegen mit dem auswandernden Gewindeteil festverbundene Widerlager angedrückt werden. Zwischen den Innenringen der beiden Kugellager sind zwei Hülsen jeweils auf zylindrische Teile des auswandernden Gewindeelementes aufgesetzt, deren axiale Länge geringfügig kleiner als der Abstand zwischen dem Antriebszahnrad und einer der Innenringstirnflächen der beiden Kugellager ist. Jede dieser Hülsen ist mit einer zugeordneten Rjngnockenscheibe, die einen Teil des Endstellungsabschaltmechanismus bildet, reibschlüssig kuppelbar. Wandert das Gewindeelement unter der Wirkung einer auf die Spindel wirkenden Schubkraft in der einen oder and.er.en Richtung aus, so wird jeweils eines der beiden Kugellager, die axial verschieblich gelagert sind, mitgenommen, was zur Folge hat, daß sich der Abstand zwischen den Innenringen der beiden Kugellager verringert, so daß eine der Hülsen eingeklemmt und damit reibschlüssig mit dem Gewindeteil gekuppelt wird. Die zugeordnete RingnQckenscheibe der sich §gdaiin mitdrehenden Hülse betätigt einen Endstellungsabschalter.

Bei einem Stellantrieb gemäß einem älteren Vorschlag der Anmelderin (deutsche Patentanmeldung P 21 24 841.9) ist eine Abänderung insoweit getroffen, daß das Antriebszahnrad außerhalb der beiden Schenkel der U-förmigen Blattfeder mit dem auswandernden Gewindeelement verbunden ist, während zwischen den Blattfederschenkeln auf einem zylindrischen Teil des auswandernden Gewindeelementes eine elastische Hülse sitzt, deren axiale Länge geringfügig kleiner als der Abstand zwischen den beiden Blattfedersehenkehi ist. Diese Hülse trägt Nocken, welche zur Betätigung der" zugeordneten Endstellungsabschalter dienen. Bei Auswandern des Gewindeelementes wird die Hülse zwischen den Innenringen der beiden Kugellager festgeklemmt, wodurch eine Mitnahme erfolgt, welche zur Betätigung der Endstellungsabschalter ausgenützt ist.

Schließlich ist noch ein Stellantrieb bekannt (deutsGhe Auslegeschrift 1 600 697), bei dem zwischen den Innenringen der beiden Kugellager keine U-förmig gebogene Blattfeder, sondern Tellerfedern angeordnet sind, wobei die Kugellager dann als SchulterrollenkugeUager ausgebildet sind.

Diese motorischen Stellantriebe haben sich in der Praxis zwar bewährt, doch treten gelegentlich Fälle auf, bei denen die axiale Belastung der Gehäusezwischenwände, gegen die sich die Kugellager abstützen, bei der Endstellungsabschaltung als unerwünscht empfunden wird, weil sie eine schwere Gehäusekonstruktion bedingen.

Der Erfindung liegt deshalb die Aufgabe zugrunde, einen motorischen Stellantrieb für Ventile der eingangs genannten Art in dem Sinne zu verbessern, daß der Aufbau vereinfacht wird, während sich gleichzei-

tig eine einfachere Gehäusekonstruktion ermöglichen läßt.

Zu diesem Zwecke ist der motorische Stellantrieb gemäß der Erfindung dadurch gekennzeichnet, daß die Kugellager zwischen den Schenkeln der Blattfeder angeordnet und mit ihren Außenringen in einer zylindrischen Bohrung eines gehäusefesten, zwischen die Schenkel der Blattfeder ragenden Lagersockels gelagert sind, und daß die beiden Schenkel der Blattfeder einen Teil des Endstellungsabschaltmechanismus bilden.

Dadurch, daß die beiden Kugellager in einem zwischen die Schenkel der Blattfeder ragenden Lagersockel gelagert sind, entfällt die Notwendigkeit, Gehäusezwischenwände vorzusehen, die für die bei der Endstellungabschaltung auftretende Schubkraft zu bemessen sind.

Sehr einfache konstruktive Verhältnisse ergeben sich, wenn der Endstellungsabschaltmechanismus zwei zwischen den Schenkeln der Blattfeder angeordnete elektrische Schalter aufweist, deren Betätigungsglieder durch die Schenkel der Blattfeder betätigbar sind.

Die Kugellager selbst können zweckmäßigerweise als Schulterrollenkugellager ausgebildet sein, deren Kugeln axial unverschieblich in Umfangsrillen des in diesem Bereiche zylindrischen auswandernden Gewindeelementes laufen und deren Außenringe bei unbelasteter Spindel durch die Schenkel der Blattfeder elastisch gegeneinandergedrückt sind. Um die Blattfeder in dem Gehäuse zu fixieren, kann die Anordnung derart getroffen werden, daß die Blattfeder mit dem Rücken ihres die beiden Schenkel verbindenden Stegteiles an einer Gehäuseinnenwand anliegt.

In der Zeichnung ist ein Ausführungsbeispiel des Gegenstandes der Erfindung dargestellt. Es zeigt

Fig. 1 einen motorischen Stellantrieb gemäß der Erfindung, im axialen Schnitt in einer Seitenansicht,

F i g. 2 den Stellantrieb nach F i g. 1, geschnitten längs der Linie C-D der Fig. 1 in der Draufsicht, und

F i g. 3 eine Einzelheit des Stellantriebs nach F i g. 1 in einer um 90° gegenüber der Darstellung nach Fig. 1 verdrehten axialen Schnittdarstellung.

Der in der Zeichnung dargestellte Stellantrieb weist eine mit einem nicht näher dargestellten Ventilverschlußstück gekuppelte, axial verschiebbare Spindel 1 auf, die unverdrehbar geführt und an ihrem oberen Ende mit einer Gewindemutter 2 ausgebildet ist, die einen Teil eines Bewegungsgewindes bildet. Der andere Teil dieses Bewegungsgewindes wird durch ein Gewindeelement in Gestalt einer Gewindespindel 3 gebildet, die in die Gewindemutter 2 eingeschraubt und starr mit einem Antriebszahnrad 4 verbunden ist, das über ein Ritzel 5 mit einem bei 6 veranschaulichten Elektromotor gekuppelt ist.

Das umlaufende Gewindeelement in Gestalt der Gewindespindel 3 ist an einem zylindrischen Teil 7 durch zwei Schulterrollenlager sowohl radial als auch axial geführt, deren Kugeln 8 in Umfangsrillen 8' des zylindrischen Teils 7 laufen und deren Außenringe 9 in einer zylindrischen Bohrung eines Lagersockelteiles 10 längsverschieblich gelagert sind. Der Lagersokkelteil 10 ist an einem Gehäuse 11 ausgebildet, das aus zwei im wesentlichen gleichen Gehäusehälften 11 a, 11 b besteht (F i g. 2), deren Trennfläche durch die Längsachse der Spindel 1 und damit auch der Gewindespindel 3 verläuft. Die beiden Gehäusehälften 11 a, 11 b sind durch nicht weiter dargestellte Schrauben fest miteinander verbunden; sie sind im übrigen derart ausgebildet, daß der Elektromotor 6 an einem Umfang zwischen den beiden Gehäusehälften reib- oder formschlüssig gehalten ist. Der Lagersockelteil 10 besteht ebenfalls aus zwei Teilen, von denen einer an der Gehäusehälfte 11 α und der andere an der Gehäusehälfte llö angeformt ist und die beide eine halbzylindrische Ausnehmung aufweisen, die sich bei zusammengefügten Gehäusehälften zu der zylindrischen Bohrung ergänzen, in die die beiden Kugellageraußenringe 9 eingefügt sind.

Der Lagersockelteil 10 ragt zwischen die Schenkel 12, 13 einer im wesentlichen U-förmig gebogenen Blattfeder, deren die beiden Schenkel 12, 13 miteinander verbindender Stegteil 14 mit seiner Rückseite an einer Gehäusewand 15 innen anliegt. Der Lagersockelteil 10 enthält Rippen 70, 80, an denen die Schenkel 12, 13 anliegen, die gleichzeitig über die Außenstirnflächen 9 a, 9 b die beiden Kugellageraußenringe 9 in axialer Richtung festlegen, wie dies aus F ig. 1 und 3 zu ersehen ist.

Zwischen den Schenkeln 12,13 der Blattfeder sind außerdem zwei Endstellungsabschalter 16, 17 angeordnet, die im Stromkreis des Antriebsmotors 6 liegen und deren Betätigungsglieder 16 a, 17 α unmittelbar durch die Blattfederschenkel 12, 13 betätigbar sind, welche einen Teil des Endstellungsabschaltmechanismus bilden.

Die Endstellungsabschaltung geschieht in der folgenden Weise:

Läuft das mit der Spindel 1 verbundene Ventilverschlußstück in die eine oder in die andere Endstellung ein, so wird je nach dem Drehsinn, in dem die das auswandernde Gewindeelement bildende Gewindespindel 3 angetrieben wird, bezogen auf Fig. 1, eine nach oben oder nach unten gerichtete axiale Auswanderungsbewegung der Gewindespindel 3 erzeugt, welche sich in die Gewindemutter 2 der dann feststehenden Gewindespindell entweder hineinschraubt oder aus dieser herausschraubt. Bei dieser axialen Auswanderungsbewegung werden die in den Umfangsrillen 8' des zylindrischen Teiles 7 laufenden Kugeln 8 mitgenommen, was die Mitnahme eines der Kugellageraußenringe 9 zur Folge hat. Damit wird der dem mitgenommenen Kugellageraußenring 9 zugeordnete Blattfederschenkel 12 oder 13 nach außen gespreizt, wodurch der diesem Schenkel zugeordnete Endstellungsabschalter 16 oder 17 betätigt wird.

Gelegentlich ist es erwünscht, bei einem Stellantrieb für Ventile der beschriebenen Art außer der Hubbewegung der Spindel 1 noch eine Drehbewegung zur Verfugung zu haben, die zur Betätigung von Klappen oder zur Verstellung von Drosselkörpern od. dgl. benutzt werden kann. Zu diesem Zwecke ist ein Teil der Spindel 1 als Zahnstange 18 ausgebildet, in deren Verzahnung ein Ritzel 19 eingreift, das auf einer in dem Gehäuse 11 drehbar gelagerten Welle 20 (vgl. F i g. 2) sitzt. Die Drehbewegung der Welle 20 steht damit in fester Abhängigkeit von der Hubbewegung der Spindel 1. Um zu vermeiden, daß die Spindel 1 unter der Wirkung des auf das Ritzel 19 übertragenen Drehmomentes ausgebogen wird, ist sie auf der dem Ritzel 19 abgewandten Seite durch eine in dem Gehäuse 11 drehbar gelagerte Stützrolle 21 abgestützt, die mit einer Fläche 22 der Spindel 1 zusammenwirkt.

Hierzu 1 Blatt Zeichnungen

COPY

Claims

2 13§ Patentansprüche:

1. Motorischer Stellantrieb für Ventile mit schubkraftabhängiger Endstellungsabschaltung, bei dem eine mit dem Verschlußstück gekuppelte, unverdrehbar geführte Spindel durch ein zugeordnetes Bewegungsgewinde mit einem motorisch verdrehbaren Gewindeelement axial bewegbar ist und das starr mit einem Antriebszahnrad verbundene Gewindeelement über zwei Kugella.g§r axial und radial in einem Gehäuse gelagert ist, wobei das unter der Wirkung einer auf die Spindel wirkenden Schubkraft auswandernde umlaufende Gewindeelement sich axial beidseitig über die längsverschieblich angeordneten und bei der Auswanderungsbewegung jeweils in einer Richtung mitnehmbaren KiigeUager gegen die §c,he.nkel einer U-förmig gebogenen Blattfeder abstützt und mit einem Endstellungsabschaltmechanismus gekuppelt ist, dadurch gekennzeichnet, daß die Kugellager (8,9) zwischen den Schenkeln (12,13) der Blattfedern angeordnet und mit ihren Außenringen (9) in einer zylindrischen Bohrung eines gehäusefesten, zwischen die Schenkel (12, 13) der Blattfeder ragenden Lagersockels (10) gelagert sind und daß die beiden Schenkel (12, 13) der Blattfeder einen Teil des Endstellungsabschaltmechanismus bilden.

2. Stellantrieb nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Endstellungsabschaltmechanismus zwei zwischen den Schenkeln (12, 13) der Blattfeder abgeordnete elektrische Schalter (16, 17) aufweist, deren Betätigungsglieder (16, a, Yl d) durch die Schenkel (12, 13) der Blattfeder betätigbar sind.

3. Stellantrieb nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß die axiale Länge des Lagersockelteiles (10) geringfügig kleiner als der axiale Abstand der äußeren Stirnflächen (9 a) der Kugellageraußenringe (9) ist.

4. Stellantrieb nach einem der Ansprüche 1 bis

3, dadurch gekennzeichnet, daß die Kugellager (8,9) als Schulterrollenkugellager ausgebildet sind, deren Kugeln (8) axial unverschieblich in Umfangsrillen (8') des in diesem Bereiche zylindrischen auswandernden Gewindeelementes (3) laufen und deren Außenringe (9) bei unbelasteter Spindel (1) durch die Schenkel (12,13) der Blattfeder elastisch gegeneinandergedrückt sind.

5. Stellantrieb nach einem der Ansprüche 1 bis

4, dadurch gekennzeichnet, daß. die Blattfeder mit dem Rücken ihres die beiden Sehenkel (12, 13) verbindenden Stegteiles (14) an einer Gehäuseinnenwand (15) anliegt.