DE2405083A1 - Ventilbetaetigungsvorrichtung mit veraenderbarer geschwindigkeit und veraenderbarem drehmoment - Google Patents

Description

Die Erfinditrag betriffst eine ¥?mtilbetätigung;svorricntung mit veränderbarer Geschwindigkeit und veränderbarem Dreiimaroent _% irasbesaradere eine elektrische Betätigttngsvorriclitiingt die* an ein Fentil, beispielsweise ein Kugel- oder Drosselventil angeschlossen werden kann. Sie soll die Stellung der ¥entilstange verändern τχτιά. so das Feratil offnen oder schließen oder den Dtirchfluß verändern oder eine sonstige, erwünschte Ventilstellnitg bewirken^ dies dtirch automatische Steuerung oder drarch Efandifemstetieriing. Elektrische Betätigungsvorrichtungen der oben beschriebenen Art sind bereits in einer Vielzahl von Ausführungen entwickelt worden und! sind kommerziell erhältlich. Solche Betätigungsvoririehtiiragen tnnfassen typischerweise einen elektrischem Motor, der wahlweise unter Strom

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gesetzt werden kann und, unter Strom gesetzt, eine Ausgangswelle, die an eine Venti!stange ge koppelt ist, um einen Winkel dreht, der mindestens von einem Enischalter definiert ist. Dieser Endschalter stellt den Motor ab, nachdem ein vorher bestimmter Drehwinkel erreicht worden ist. Bei der Betätigung von Kugel- oder Drosselventilen kann beispielsweise die Betätigungsvorrichtung, wenn sie einmal unter Strom gesetzt ist, die zugehörige Ventilstange automatisch um 9O oder mehr drehen und so das Ventil aus einer Stellung in eine andere umlegen.

Elektrische Betätigungsvorrichtungen der bisher erhältlichen Typen wurden gewöhnlich im Handel durch charakteristische Betriebsparameter spezifiziert, die sich auf die Geschwindigkeit und/oder das Drehmoment bezogen. Ein Abnehmer mußte dementsprechend ein bestimmtes Betätigungs-Modell aus einer ganzen Anzahl verschiedener, kommerziell erhältlicher Modelle entsprechend der besonderen, jeweiligen Anforderungen auswählen. Wenn die Grösse des betätigten Ventils geändert wurde oder wenn das Drehmoment, das von den Ventilen ausgeübt wurde, sich während des fortlaufenden Betriebs veränderte, oder wenn die Betriebsbedingungen es wünschenswert machten, ein Ventil schneller oder langsamer zu bedienen, als es bisher praktiziert wurde, mußte der Benutzer bisher gewöhnlich die vorher benutzte Betätigungsvorrichtung durch eine neue Betätigungsvorrichtung mit anderen, geeigneten Arbeitscharakteristika ersetzen.

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Die vorliegende Erfindung soll eine verbesserte Betätigungsvorrichtung schaffen, welche die Unbequemlichkeit, die Kosten und andere Nachteile, die bisher nur unter den beschriebenen Bedingungen toleriert wurden, umgeht.

Die vorliegende Erfindung betrifft also eine neuartige elektrische Betätigungsvorrichtung, die so gebaut ist, daß der Benutzer die Arbeitscharakteristika der Betätigungsvorrichtung im Arbeitsbereich ohne weiteres variieren kann und das Drehmoment am Ausgang der Betätigungsvorrichtung und deren Arbextsgeschwindxgkext verändern kann. Bei einer relativ einfachen.Veränderung des Arbeitsbereiches, beispielsweise, kann das am Ausgang der Betätigungsvorrichtung verfügbare Drehmoment um 50% erhöht werden, um einen Betriebszustand zu kompensieren, wo sich aufgrund des gerade verarbeiteten Materials ein inhärentes Drehmoment aufbaut, oder um die Betätigungsvorrichtung in die Lage zu versetzen, ein etwas größeres Ventil zu betätigen, als sie es sonst könnte. Außerdem kann bei derselben Art der Veränderung des Arbeitsbereiches die Geschwindigkeit der Betätigungsvorrichtung am Ausgang, wenn gewünscht, reduziert werden, d.h. ein Ventil etwas langsamer verstellt oder umgestellt werden, wodurch sich die Einstellung genauer regeln läßt und/oder der Effekt von Instabilitäten im System aufgrund von Schwingungen, die auf einer zu schnellen Reaktion der verwendeten drosselnden Vorrichtung beruhen, minimalisiert wird.

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Die Betatxgungsvorrichtung gemäß der vorliegenden Erfindung enthält eine Ausgangswelle mit einem daran angekoppelten Ausgangsgetriebe, das mit zwei Zahnreihen versehen ist, die gleiche Teilung aber verschiedene Zahnzahl besitzen und konzentrisch, in Abstand zueinander angeordnet sind. Das Ausgangsgetriebe wiederum wird über eine seiner Zahnreihen durch eine Motorbaugruppe angetrieben; diese umfaßt mindestens einen elektrischen Motor, der an ein Getriebe gekoppelt ist. Das Ausgangsritzel dieses Getriebes kann wahlweise mit jeder der Zahnreihen des Ausgangsgetriebes kämmen. Die Motorbaugruppe kann innerhalb der Betätigungsvorrichtung in zwei verschiedenen Lagen angeordnet werden, so daß dessen Ritzel entweder mit der inneren, konzentrischen Zahnreihe des Ausgangsgetriebes kämmen kann, was eine Arbeitsweise mit relativ hoher Geschwindigkeit und relativ niedrigem Drehmoment ergibt, oder das Ritzel kann mit der äußeren konzentrischen Zahnreihe des Ausgangsgetriebes kämmen, was eine Arbeitsweise mit relativ geringer Geschwindigkeit und relativ hohem Drehmoment ergibt.

Durch die beschriebene Anordnung kann die Drehmomenten- und/oder Geschwindigkeitscharakteristik der Betätigungsvorrichtung im Arbeitsbereich ohne weiteres verändert werden, einfach, indem die Motorbaugruppe aus einer ihrer möglichen Montagelagen in die andere geschoben wird.

Bei einer bevorzugten Ausführungsform der Erfindung, die hiernach beschrieben wird, ist das

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Ritzel der Motor-Baugruppe exzentrisch zur Motorbaugruppe angeordnet; auf diese Weise kann die Verschiebung des Kitzels von der einen Zahnreihe zur anderen Zahnreihe des Äusgangsgetriebes einfach dadurch bewirkt werden» daß die Motorbaugruppe gelöst j um l80 gedreht und dann wieder an ihrem Ort befestigt wird»

Die Betätigungsvorrichtung kann, wenn gewünscht,, einen Mechanismus enthalten, mit dem das Äusgangsgetrxebe von der Ätisgangswelle abgekoppelt werden kann, so d&R die Äusgangswelle von Hand gedreht werden kann. Die Betätigungsvorrichtung enthält ein Paar individuell einstellbarer Nocken, die mit Endschaltern zusammenarbeiten, welche elektrisch an den Motor bzw. die Motoren der Motorbaugruppe gekoppelt sind und den Winkel definieren _r durch den die Betätigungsvorrichtung arbeitet« Zusaätzliche Nocken, die zu anderen elektrischen Schaltern zugeordnet sind, können auf der Ausgangsweile der Betätigungsvorrichtung zu Signal- oder anderen Steuerzwecken angebracht sein»

Ein bevorzugtes A.usführungsbeispiel der Erfindung wird nun in der folgenden Beschräbung anhand der Zeichnung näher erläutert; es zeigen

Fig. 1 ein schematisches Schaltbild

der Betätigungsvorrichtung gemäß der vorliegenden Erfindung;

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Fig. 2 im Teilschnitt die mechanische

Bauweise der Betätigungsvorrichtung;

Fig. 3 im Detail eine Ausgangsvrelle, die in einer Ausfiihrungsform der vorliegenden Erfindung verwendet wird;

Fig. k im Detail eine Kupplungsvorrichtung zwischen Ausgangswelle und Ausgangsgetriebe, die bei einer Ausführungsform der vorliegenden Erfindung verwendet wird;

Fig.5A und

5B einen Schnitt bzw. eine Draufsicht

auf das Ausgangsgetriebe, das bei einer Ausführungsform der vorliegenden Erfindung verwendet wird;

Fig. 6 eine Draufsicht auf die Grundplatte des Ausführungsbeispiels und

Fig.7A und ·

7B die Nockenkonstruktion der Ausfüh-

rungsform der Erfindung.

Wie in Fig. 1 gezeigt, umfaßt die Betätigungsvorrichtung gemäß der vorliegenden Erfindung einen Spaltphasenwechselmotor mit Hilfsphase M_t der ein Paar Wicklungen χ und y, denen ein Kondensator C zugeordnet ist, besitzt. Der Motor enthält eine Ausgangswelle 10, die mit der Stange eines Ventils, das betätigt werden soll, verbunden werden kann. Die Ausgangswelle 10 trägt in einem bestimmten Winkelabstand ein Paar Nocken 11 und 12, die

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mit einem Paar Endschalter 13 bzw. 14 zusammenwirken. Die beweglichen Kontakte der Schalter 13 und 14 sind .mit den Anschlüssen 15 bzw. 16 des von Hand zu betätigenden Steuerschalters 17 verbunden. Der bewegliche Kontakt des Steuerschalters ist mit dem Anschluß l8, d.h. mit einer Seite der Betriebsspannungsquelle verbunden. Die andere Seite der Betriebsspannungsquelle, Anschluß 19, ist mit einer Seite einer Anzeigelampe L₁, mit einer Seite einer weiteren Anzeigelampe L₀ und mit einem Anschluß 20, der vom Verbindungspunkt der Motorwicklungen χ und y gebildet vird, verbunden. Die andere Seite der Lampe L. ist mit dem Anschluß 13^a des Endschalters 13 und die andere Seite der Lampe L mit dem Anschluß l4b des Endschalters l4 verbunden. Der Anschluß 13b des Endschalters 13 ist über eine Schnellkopplung 21 mit dem ■Verbindungspunkt der Motorwicklung χ und des Kondensators C

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verbunden; der Anschluß V des Endschalters 14 ist in ähnlicher Weise über eine Schnellkopplungsvorrichtung 22 mit dem Verbindungspunkt der Motorwicklung y und des Kondensators C verbunden.

Bei den in Fig. 1 dargestellten Stellungen der Schalter 13,14 und 17 führt ein Stromkreis vom Netzspannungsanschluß 18 über den beweglichen Kontakt des handbetätigten Steuerschalters 17, über den Kontakt 16, den beweglichen Kontakt von Schalter l4 und dessen Kontakt l4b zur Lampe L₀ und von dort zum anderen Anschluß 19 der Netzspannung. Den Wicklungen χ und y des Motors M wird kein Strom zugeführt, d.h. der Motor steht nicht unter Spannung oder läuft nicht zu diesem Zeitpunkt und der Lampe L₁ wird kein Strom zugeführt. Die Lampe L

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steht unter Strom und zeigt an, daß die Betätigungsvorrichtung in einer ihrer Endstellungen ruht.

Wenn nun der Steuerschalter 17 betätigt wird, so daß sein beweglicher Kontakt mit Anschluß 15 in Berührung kommt, wird von der Lampe L die Spannung genommen,wodurch sie sofort erlöscht. Ein Schaltkreis wird vom Anschluß 18 über den beweglichen Kontakt des Schalters 17 und seinen Kontakt 151 dann über den beweglichen Kontakt des Endschalters 131 seinen Kontakt 13b und die Schnellkopplungsvorrichtung 21 zu einer Seite des Motors M geschlossen. Da zu dieser Zeit der bewegliche Kontakt des Endschalters Ik nicht mit seinem Kontakt l4a verbunden ist, liegt der Kondensator C effektiv in Serie mit der Motorwicklung y; dieser Serienschaltung ist effektiv die Motorwicklung χ parallel geschaltet. Durch diese zwei parallelen Schaltkreise fließt Strom zum Anschluß 20 und von dort zur anderen Seite 19 des Netzanschlusses. Dadurch beginnt der Motor M die Welle 10 in der Richtung auf ihre gegenüberliegende Endstellung zu drehen. Der Motor läuft zu dieser gegenüberliegenden Endstellung, bis der Nocken 11 auf der Ausgangswelle 10 den beweglichen Kontakt des Endschalters 13 berührt und bewirkt, daß dieser bewegliche Kontakt sich vom Kontakt 13b in Berührung mit Kontakt 13a verschiebt. Dies nimmt den Strom vom Motor M und schließt gleichzeitig einen Stromkreis zur Lampe L₁, wodurch sie unter Strom gesetzt wird und anzeigt, daß der Motor seine entgegengesetzte Endstellung erreicht hat. Die beweglichen Kontakte der Schalter 13_fl4 und 17 sind nun in einer Lage, die derjenigen von Fig.l entgegengesetzt ist: der Motor M ist in Ruhe, die

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Lampe L₁ leuchtet,

Eine völlig analoge Folge von Vorgängen erfolgt, wenn der bewegliche Kontakt des Steuerschalters nun in die in Fig.l gezeigte Lage zurückgelegt wird. Dann wird sofort der Stromkreis zur Lampe L. unterbrochen, Strom fließt vom Anschluß l8 zum Kontakt und dann über den beweglichen Kontakt des Schalters 1Λ und seinen Kontakt l4a zu parallelen Stromkreisen, die in einem Zweig aus der Wicklung y und im anderen Zweig aus einer Serienschaltung der Wicklung χ und des Kondensators C besteht, zum Anschluß 20 und von dort zum Anschluß 19 der Netzspannungsquelle zurück. Dadurch wird der Motor unter Strom gesetzt und läuft in entgegengesetzter Richtung zurück zu seiner ursprünglichen Endstellung. Wenn der Nocken 12 den beweglichen Kontakt des Endschalters Ik berührt, wird der Strom zum Motor wieder unterbrochen und ein Stromkreis zur Lampe L wird geschlossen; d.h., die Betätigungsvorrichtung kehrt zu dem in Fig.l dargestellten Betriebszustand zurück und ist in ihrer ursprünglichen Endstellung in Ruhe. Es ist zu bemerken, daß die Betätigungsvorrichtung, wenn sie einmal begonnen hat, in einer bestimmten Richtung sich zu bewegen, sofort in der Richtung umgekehrt werden kann, indem einfach die Lage des Steuerschalters 17 umgestellt wird, ohne daß abgewartet werden muß, bis die Betätigungsvorrichtung eine Endstellung in der Richtung, in der sie gerade läuft, erreicht hat. Wenn die Betätigungsvorrxchtung einmal begonnen hat, sich in eine bestimmte Richtung zu bewegen, sind beide Endschalter 13 und l4 außer Eingriff mit ihren entsprechenden Nocken 11 und 12; die Schaltung kann

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dann sofort durch Umstellen des Steuerschalters zurückgestellt werden. Kurz gesprochen hängt die Drehrichtung der Betätigungsvorrichtung allein von der Lage des Schalters 17 ab, wenn die beiden Endschalter einmal geschlossen sind. Es sei ferner

festgehalten, daß die Anzeigelampen L₁ und L wahlsein ^{x 2}

weise sind; sie können vorgesehen^ 'wenn der Verwender der Vorrichtung dies wünscht, und brauchen nicht notwendig zum Schaltkreis der Betätigungsvorrichtung zu gehören. Die Betätigungsvorrichtung kann Anschlüsse enthalten, an welche diese Lampen, wenn gewünscht, angeschlossen werden können.

Wie bereits erörtert, ist der Motor M Teil einer Motor-Baueinheit, die hiernach erläutert wird und ein Ausgangsritzel enthält, das von einer Zahnreihe in einem Ausgangsgetriebe, das Teil der Betätigungsvorrichtung ist, zu einer anderen Zahnreihe geschoben werden kann. Wenn die Motorbaueinheit gedreht oder in ihrer Stellung verändert wird, so daß die Geschwindigkeit und/oder das Drehmoment der Betätigungsvorrichtung geändert wird, müssen die Stromanschlüsse des Motors vertauscht werden, damit die Betätigungsvorrichtung in der richtigen Richtung läuft. Dieses Vertauschen der elektrischen Anschlüsse kann auf verschiedene Weisen verwirklicht werden. Die Schnellkopplungsvorrichtungen 21 und 22, die in Serie mit den Endschaltern 13 und Ik liegen, sollen eine mögliche Anordnung illustrieren, mit der die elektrischen Anschlüsse umgekehrt werden können. D.h., wenn die Motorbaueinheit in ihrer Lage verschoben wird, können die elektrischen Anschlüsse gleichzeitig vertauscht werden, indem die Kopplungen 21 und 22 getrennt werden und

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dann ihre getrennten Teile wieder so verbunden werden, daß der obere Motoranschluß mit dem Kontakt l4a des Endschalters l4 und der untere Motoranschluß mit dem Kontakt 13b des Endschalters 13 verbunden ist. Andere Anordnungen sind natürlich dem Fachmann geläufig.

Die bevorzugte Ausführungsform einer Betätigungsvorrichtung, die in der mit Bezug auf Fig.l beschriebenen Weise arbeitet, ist in Fig.2 und den folgenden Figuren gezeigt. Aus Fig. 2 ist zu ersehen, daß die Betätigungsvorrichtung eine Basis 30 umfaßt, die mit hervorstehenden Flanschen versehen ist; an diese kann ein Deckel 32 lösbar mit Bolzen 33 befestigt werden. Die Basis 30 enthält innere Schultern, die eine Grundplatte 34 tragen können, auf der verschiedene Bauteile der Betätigungsvorrichtung montiert werden können.

Die Grundplatte 34 ist in Fig.6 gezeigt und umfaßt ein einstückiges Spritzgußteil, das mit einer Öffnung 35 versehen ist, durch welche das Ritzel der Motorbaueinheit (wie noch zu erörtern) verlaufen kann. Die Grundplatte 34 besitzt eine weitere Öffnung 36, durch welche die Ausgangswelle der Betätigungsvorrichtung verlaufen kann. Die Grundplatte "34 besitzt weiter ein Paar integrierter Sockel 37 und 38, auf denen die Endschalter I3 und l4 in einem bestimmten Winkelabstand zueinander, bezogen aif die Ausgangswelle 10^ und in der Nähe des Bewegungsweges der Nocken 11 und 12 auf der TSelle montiert werden können. Der Kondensator C, der dem Motor M von Fig.l zugeordnet ist, kann auf

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der Grundplatte 34, wie in den Fig. 2 und 6 dargestellt, montiert werden. Die verschiedenen, mit Bezug auf Fig.l bereits beschriebenen elektrischen Verbindungen können über eine Anschlußleiste (nicht gezeigt), die von der Grundplatte ungefähr an dem Ort, der von der unterbrochenen Linie 39 angedeutet ist, (oder an jedem anderen geeigneten Ort innerhalb der Betätigungsvorrichtung) getragen wird, und von dort über einen Rücksprung 40 in einer Kante der Grundplatte zu geeigneten Leitungsanschlüssen (nicht gezeigt) in der Basis der Betätigungsvorrichtung geführt werden.

Die Grundplatte 34 enthält vier hervorstehende Vorsprünge 4l, 42, 43 und 44, die in Abstand voneinander um cle Öffnung 35 herum angeordnet sind, und die in entsprechende Rücksprünge eingreifen können, welche im Boden der Motorbaueinheit ausgebildet sind und mit denen die Einheit bezüglich der Öffnung 35 genau positioniert werden kann. Die Motorbaueinheit kann fest, aber lösbar auf den Vorsprüngen 4l bis 44 in zwei möglichen, bestimmten Lagen montiert werden. Eine dieser Lagen ergibt sich aus der anderen durch Drehung um l8O . Eine Verschiebung der Motorbaueinheit von einer ihrer Montagelagen zur anderen bewirkt eine Veränderung im übersetzungsverhältnis des Ausgangsgetriebes der Betätigungsvorrichtung, was eine entsprechende Veränderung im Drehmoment und/oder der Geschwindigkeit am Ausgang der Betätigungsvorrichtung bewirkt.

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Im einzelnen läßt sich aus den Figuren 2 und 6 zusammengenommen ersehen, daß die Motorbaueinheit einen Motor 45 umfaßt, der über Träger 46 an einem Getriebekasten 47 befestigt ist. Der Motor 45 und der Getriebekasten 47 bilden so eine einheitliche Anordnung und können als Einheit relativ zur oberen Fläche der Grundplatte 34 in Lage geschoben oder montiert werden. Der Getriebekasten liefert eine Untersetzung zwischen der Motorwelle 48 (die an den Eingang des Rädergetriebes dieses Getriebekastens gekoppelt ist) und einem Ausgangsritzel 49 (das von dem Ausgang dieses Rädergetriebes angetrieben wird). Die Achse des Ritzels 49 ist gegenüber der Motorwelle 48 verschoben; die Anordnung ist derart,.daß die Achse des Ritzels 49 sich seitlich aus einer von zwei möglichen Stellungen, die in Fig. 6 durch die unterbrochenen Linien ^O und 51 angedeutet sind, in die andere verschiebt, wenn die Motorbaueinheit 45,47 um I80 aus der einen ihrer zwei möglichen Montagestellungen auf den Vorsprüngen 4l bis 44 in die andere gedreht wird. Die seitliche Verschiebung des Ritzels ist relativ klein, d.h. die Entfernung zwischen den Linien 50 und 51 beträgt größerordnungsmäßig drei Millimeter (1/8 inch). Die Verschiebung ist jedoch hinreichend, um den Eingriff des Ritzels von der einen Zahnreihe zur anderen der beiden Zahnreihen, die im Ausgangsgetriebe der Betätigungsvorrichtung vorgesehen sind, zu verschieben. Die Motorbaueinheit wird auf der Grundplatte 34 durch vier Bolzen 52 (von denen nur zwei in Fig. 2 gezeigt sind) in ihrer Lage gehalten. Diese Bolzen verlaufen durch Büchsen an den Ecken des Getriebekastens 47 und können mit dem Inneren der Vorsprünge 4l bis 44 verschraubt werden. Die

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Motorbaueinheit kann also aus einer ihrer Montagelagen in die andere geschoben werden, indem einfach die Bolzen 52 gelöst werden, die Motorbaueinheit um l80 gedreht und zurück aif die Vorsprünge 4l bis 44 gesenkt wird und dann die Bolzen 52 wieder angezogen werden.

In Fig. 2 ist nur ein einziger Motor 45 in Verbindung mit dem Getriebekasten 47 gezeigt. Es versteht sich, daß auch mehrere Motoren einem einzigen Getriebekasten zugeordnet sein können, wenn größere Leistung erwünscht ist. Insbesondere kann ein zweiter Motor auf dem Getriebekasten 47 neben dem Motor 45 (d.h. hinter der Ebene von Fig.2) montiert werden, wobei dessen Ausgangswelle auch mit einem geeigneten Getriebe im Getriebekasten 47 verbunden ist, so daß die Ausgangswellen der beiden Motoren das Rädergetriebe im Getriebekasten 47 parallel antreiben.

Die Ausgangswelle 10 der Betätigungsvorrichtung passiert, wie am besten in Fig.2 gezeigt ist, die Öffnung 36 in der Grundplatte 34. Sie ist an ihrem untersten Ende 10a geschlitzt, so daß sie dort ein Zwischenstück 53 geeigneter Ausbildung aufnehmen kann, durch das die Ausgangswelle 10 mit der Stange 54 eines zu betätigenden Ventils, beispielsweise eines Kugelventils oder eines Drosselventils verbunden werden kann. Ein Ausgangsgetriebe 55 (siehe Fig.2, 5A und 5B) ist innerhalb der Basis 30 der Betätigungsvorrichtung unterhalb der Grundplatte 34 mit der Ausgangswelle 10 verbunden. Durch die besondere Verbindung, die in der in Fig. 2 gezeigten Aus-

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führungsform verwendet wird (und in den Fig.3 und 4) ist es möglich, daß das Ausgangsgetriebe 55 von der Ausgangswelle 10, wenn gewünscht, abgekoppelt werden kann. Dies ist jedoch nicht unerläßlich und das Ausgangsgetriebe 55 kann, wenn gewünscht, auch fest mit der Welle 10 verbunden sein. Das Ausgangsgetriebe 55 enthält einen ringförmigen Rücksprung 56, dessen Seifen mit 2 Getriebezahnreihen 57 und 58 versehen sind. Die Teilung dieser Zähne in den beiden Reihen ist identisch, aber die Zahnzahlen in den beiden Reihen ist voneinander verschieden. Bei einer typischen Ausführungsform der Erfindung enthält die äußere Zahnreihe 57 84 Zähne und die innere Zahnreihe 58 54 Zähne. Der radiale Abstand zwischen den beiden Zahnreihen 57 und 58 ist größer als der Durchmesser des Ritzels 4$), so daß das Ritzel 49 mit der einen Reihe nicht in Eingriff steht, wenn es mit der anderen Zahnreihe kämmt. Betrachtet man die verschiedenen Zahnzahlen in den Reihen 57 und 58, so erkennt man, daß das Ausgangsgetriebe 55 und die damit verbundene Ausgangswelle 10 mit geringerer Geschwindigkeit und größerem Drehmoment dreht, wenn das Ritzel 49 mit der äußeren Zahnreihe 47 in Eingriff ist (vie in Fig. 2 gezeigt), als dies der Fall ist, wenn das Ritzel 49 mit der inneren Zahnreihe 58 des Ausgangsgetriebes in Eingriff ist.

Wie bereits beschrieben, kann die Lage des Ritzels 49 bezüglich der Achse der Welle 10 und der Achse des Ausgangsgetriebes55 verschoben werden, · indem die Bolzen 52 gelöst werden, die Motorbaueinheit von den Vorsprüngen 41 bis 44 abgehoben

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wird, um l8o gedreht wird, zurück auf die Vorsprünge 4l bis kk abgesenkt und an ihrem Platz durch Wiederanziehen der Bolzen 52 befestigt wird. Dadurch verschiebt sich die Achse des Ritzels 49 seitlich aus der einen in die andere Lage 50»51 (s.Fig.6), wodurch das Ritzel seinen Eingriff von dem einen Zahnsatz zum anderen Zahnsatz 57i5& des Ausgangsgetriebes verschiebt. Auf diese Weise kann das Drehmoment und/oder die Geschwindigkeit am Ausgang der Betätigungsvorrichtung, wenn erwünscht oder nötig, verändert werden. Ein ähnliches Resultat kann durch andere Anordnungen, die auch in den Bereich dieser vorliegenden Erfindung fallen, erreicht ierden; beispielsweise kann ein bewegliches Ubertragungsgetriebe, das in zwei möglichen, vorherbestimmten Stellungen angeordnet sein kann, zwischen dem Ausgangsritzel einer fest angeordneten Motorbaueinheit und dem Ausgangsgetriebe der Betätigungsvorrichtung vorgesehen sein; durch dieses würde dann der Antrieb vom Ausgangsritzel der Motorbaueinheit zu einer gewünschten von zwei Zahnreihen des Ausgangsgetriebes übertragen. Alternativ dazu könnte das Ausgangsgetriebe 55 mit einem hervorstehenden Ring versehen sein, auf dessen gegenüberliegenden Seiten Zähne ausgebildet sind. Die Motorbaueinheit könnte so eingerichtet sein, daß sie in zwei möglichen, vorherbestimmten Lagen seitlich und/oder winkelversetzt zueinander montiert werden kann, in einer Weise, daß ihr Ausgangsritzel mit der einen oder der anderen, mit Zähnen versehenen Seite des hervorstehenden Ringes in Eingriff kommt. Von diesen verschiedenen Anordr nungen wird diejenige, welche in Fig.2 gezeigt ist, bevorzugt, da bei der Ausbildung der Zahnreihen 57

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und 58 auf den inneren Seitenflächen des Ringes 56 die Lage des Ritzels nur um einen relativ kleinen Betrag verschoben werden muß, um eine Verschiebung von der einen Zahnreihe des Ausgangsgetriebes zur anderen zu bewirken. Dies wiederum reduziert die Exzentrität, die für das Ausgangsritzel 49 erforderlich ist und bewirkt eine ausgewogenere Struktur.

Wie bereits erwähnt, kann zwischen Ausgangswelle 10 und Ausgangsgetriebe 55 eine Kupplungsvorrichtung vorgesehen sein, wenn dies gewünscht ist. Diese erlaubt, daß diese beiden Elemente ausser Eingriff gebracht werden können, wenn die Ventilstange 5^ von Hand gedreht werden soll. Dazu kann die Welle 10 einen inneren, gleitenden Kupplungszapfen 6O enthalten, dessen unteres Ende 6l konisch ist und an einer Durchbohrung 62, welche diametral durch das untere Ende der Welle 10 verläuft, angeordnet ist. Die Durchbohrung 62 nimmt Paare von Lagerkugeln 63a,63b und 64a,65b (s.Fig.4) auf, welche den Raum der Bohrung zwischen dem konischen unteren Ende 6l des Kupplungszapfens 60 und dia-

„raetral gegenüberliegenden, kreisbogenförmigen Rücksprüngen 65, die benachbart der inneren Bohrung des Ausgangsgetriebes 55 ausgebildet sind, ausfüllen.

Der Kupplungszapfen 60 ist innerhalb der Welle vertikal beweglich und wird von einer Feder 66 nach unten gedrückt. Das untere Ende dieser Feder berührt eine Schulter 67 auf dem Zapfen 60 und ihr oberes Ende wird an ihrem Platz an der Spitze der Welle

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festgehalten. Unter normalen Arbeitsbedingungen drückt die Feder 66 den Kupplungszapfen 6O nach unten, so daß die konische Oberfläche am unteren Ende 6l des Kupplungszapfens die Kugeln 63a,63b und 64a,64b nach außen in Eingriff mit den Rücksprüngen 65 itn Ausgangsgetriebe 55 drückt. Dies wiederum schließt das Ausgangsgetriebe 55 an die Ausgangswelle 10. Wenn das Ausgangsgetriebe von der Ausgangswelle abgekuppelt werden soll, wird eine Kappe 68, die an dem Zapfen 60 befestigt ist, von Hand gegen den Widerstand der Feder 66 nach oben gezogen. Dies wiederum hebt das konische Ende 6l von den Kugeln 63a,b und 64a,b ab,wodurch die Kugeln sich innerhalb der Bohrung 62 nach innen bewegen und das Ausgangsgetriebe 55 von der Welle 10 abkoppeln.

Die Kappe 68 ist mittels eines Schraubensatzes 69 am oberen Ende des Kupplungszapfens 60 befestigt. Das obere Ende der Feder 66 ist in seiner Lage relativ zur Ausgangswelle 10 durch ein mit Gewinde versehenes Element 70 fixiert, das auf das obere Ende der Welle 10 aufgeschraubt ist. Ein 0-Ring ist unterhalb des Elements 70 angeordnet. Unterhalb des O-Rings befindet sich eine Unterlagsscheibe 71· Das obere Ende der Feder 66 liegt gegen diese Unterlagsscheibe an. Der O-Ring dient nur dazu, daß Innere der Ausgangswelle 10 gegen Wasser und ähnliches abzudichten. Die Kappe 68 enthält die Fingerstücke 68a, mit denen das Anziehen der Kappe und des daran befestigten Kupplungszapfens 60 nach oben erleichtert. Wenn die Kappe 68 nach oben gezoge^ wird, werden einige ebene Flächen 7 2 am oberen

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Ende der Ausgangswelle 10 freigelegt. An diesen kann ein Gabelschlüssel oder ähnliches angesetzt werden, um die Ausgangswelle 10 von Hand zu drehen. Um eine Anzeige der Lage der Ventilstange unter diesen manuellen Arbeitsbedingungen zu erhalten, besitzt die Kappe 68 vorzugsweise einen in. einer Richtung hervorstehenden Vorsprung 73» dessen Ausrichtung mit der Ausrichtung des Ventilelements, das von der Ventilstange 5^ angetrieben wird, übereinstimmt.

Das obere Ende der Welle 10 verläuft durch eine Öffnung 7^ im Deckel 72, so daß die Auskopplung vom äußeren der Betätigungsvorrichtung her bewirkt werden kann. Es ist in einer Buchse 75» die am Deckel 32 angebracht ist, gelagert. Das untere Ende der Welle 10 ist in einer Buchse 76 am unteren Ende der Basis 30 gelagert. Zusätzlich greift ein Sprengring (nicht gezeigt) in die Welle 10 an einer Stelle nahe der Grundplatte "}k ein, um die Axialbewegung der Welle 10 zu begrenzen. Andere ' Wellehanordnungen sind möglich; beispielsweise braucht die Welle 10 nicht durch die Oberseite des Deckels 32 zu verlaufen und kann völlig innerhalb des Gehäuses der Betätigungsvorrichtung angeordnet sein, wenn die Struktur so abgewandelt ist, daß die Kupplungsvorrichtung eliminiert ist.

^ Die Nocken 11 und 12, die oben in Bezug auf Fig.l beschrieben worden sind, sind in Fig.2 in ihrer Lage auf der Ausgangswelle 10 gezeigt; ihre Beziehung zu den Endschaltern 13 und lk ist bereits aus der oben gegebenen Beschreibung deutlich, sowie aus den

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Fig. 2 und 6. Vie in den Fig.7A und 7B dargestellt ist, besitzt jeder Nocken einen kreisförmigen Körper 11a, der mit einem Paar Gewindelöcher lib versehen ist, die einen Schraubensatz aufnehmen. So kann der Nocken in jeder gewünschten radialen und axialen Stellung auf der Welle 10 montiert werden. Jeder runde Körper lla enthält zwei Teile mit flachen Seiten, welche in einem Winkel zueinander* verlaufen und in eine aufrecht stehende Nase lic münden, welche in rechtem Winkel zur Ebene des Körpers lla verläuft und von der Achse des Nockens einen größeren Abstand hat als andere Teile des Körpers lla. Die Nase He von jedem Nocken ist so ausgebildet, daß sie den beweglichen Kontakt eines zugeordneten Endschalters betätigen kann (s.Fig.6). Die so erhaltene, im Querschnitt L-fÖrmige Nockenanordnung erlaubt, daß zwei Nocken 11 und 12 ineinandergeschachtelt auf der Welle 10 montiert werden, wie dies am besten aus Fig.7B hervorgeht. Auf diese Weise verläuft die Nase von jedem Nocken entlang dem runden Körper des anderen Nockens. Die Nocken sind auf der Welle 10 in axialen Stellungen, welche den Stellungen der Endschalter 13 und l4 entsprechen, angebracht. Die radiale (und axiale) Lage der Nocken kann ohne weiteres durch Lösen und Wiederfestziehen ihrer zugeordneten Schraubensätze eingestellt werden. Dadurch können die Endstellungen der Betätigungevorrichtung ohne weiteres variiert werden und jeden Winkel bis zu einschließlich l80° definieren.

Andere Nockenanordnungen sind möglich. Beispielsweise kann das äußere der Welle 10 mit einem Gewinde versehen sein, und die ihr zugeordneten Nokken können mit einem Innengewinde versehen sein und

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in Führungen» in denen sie nach oben oder nach unten in axialer Richtung bezüglich zur Welle 10 fahren können, wenn die Welle 10 gedreht wird, montiert sein. Die Endschalter können bei einer solchen Anordnung zueinander entlang der Welle vertikal versetzt sein, so daß jeder Endschalter betätigt wird, wenn sein zugehöriger Nocken nach oben oder unten bewegt wird bis zu einer bestimmten axialen Lage bezüglich der sich drehenden Welle 10. Eine solche Anordnung kann dazu verwendet werden, die Endschalter nach Drehung der Ausgangswelle um jeden gewünschten Winkel, einschließlich Vielfachen von 36O , zu betätigen. Außerdem kann mehr als ein Nockensatz auf der Ausgangswelle vorgesehen sein. Beispielsweise zeigt die Anordnung von Fig. 2 nur zwei Nocken 11 und 12, welche zwei Schalter 13 bzw. 14 betätigen. Ein zusätzlicher Nockensatz ähnlich den Nocken 11 und 12, kann oberhalb der Nocken 11 und 12 montiert sein und einen weiteren Schaltersatz betätigen. Deren Zweck kann sich völlig nach den Wünschen des Benutzers richten; beispielsweise können die zusätzlichen Schalter weitere Endschalter sein, mit denen die Betätigungsvorrichtung zeitweilig in Zwischenpo-.sitionen angehalten wird. Oder, diese Schalter können zu Signalzwecken verwendet werden, oder um irgendeinen äußeren Ausrüstungsgegenstand zu einer bestimmten Zeit während des Betriebs der Betätigungsvorrichtung oder am Ende eines Betätigungszyklusses unter Strom zu setzen.

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Ansprüche

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Claims (1)

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   ANSPRUCHE

   (1.)Ventilbetätigungsvorrichtung mit veränderbarer Geschwindigkeit und veränderbarem Drehmoment, dadurch gekennze i chnet, daß sie umfaßt

   einen elektrischen Motorantrieb,

   eine drehbare Ausgangswelle, die an die Stange eine Ventils gekoppelt werden kann,

   eine Kopplung, welche den Antrieb an die Ausgangswelle koppelt,

   eine Steuerung mit einem Schaltkreis, der mindestens einen Endschalter besitzt, welcher auf die Drehung der Ausgangswelle anspricht und wahlweise den elektrischen Motorantrieb unter Strom setzt bzw. abschaltet, wodurch die Drehung der Ausgangswelle und der Ventilstange, damit der Plüssigkeitsfluß durch das Ventil gesteuert wird,

   wobei die Kopplungsvorrichtung ein Ausgangsgetriebe enthält, das zwei konzentrische Getriebezahnreihen besitzt, die gleiche Teilung aber verschiedene Zahnzahl besitzen und radial zueinander versetzt sind,

   wobei der elektrische Motorantrieb ein Ausgangsritzel enthält, das mit jeweils einem der beiden Zahnsätze kämmen kann,

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   und wobei eine Montagevorrichtung vorgesehen ist, mit der das Ritzel in einer bestimmten von zwei seitlich zueinander versetzten Lagen relativ zum Ausgangsgetriebe angeordnet werden kann, wodurch Kämmen zwischen dem Ritzel und einer bestimmten der beiden Zahnreihen des Ausgangsgetriebes bewirkt wird und eine Veränderung im Drehmoment
   und in der Drehgeschwindigkeit des Ausgangsschaftes ermöglich wird.

   2. Betätigungsvorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennze ichnet, daß das Ausgangsgetriebe einen ringförmigen Rücksprung enthält, wobei zwei Zahnreihen auf gegenüberliegenden
   Seiten dieses ringförmigen Rücksprungs angeordnet sind.

   3. Betätigungsvorrichtung nach Anspruch 1, dadurch ge kennzei chnet, daß das Ausgangsritzel im Antrieb gegenüber der Welle des elektrischen Motors radial versetzt ist, wobei die
   Montagevorrichtung den elektrischen Motor in
   einer von zwei Montagelagen halten kann, die
   zueinander winkelversetzt sind, wodurch eine
   Lageveränderung cfes Ritzels bezüglich der Achse
   des Ausgangsgetriebes möglich ist.

   Betätigungsvorrichtung nach Anspruch 3, dadurch gekennzei chne t, daß die zwei Mon-. tagelagen zueinander um l8O° winkelversetzt sind,

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   5. Betätigungsvorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der elektrische Motorantrieb eine Baueinheit umfaßt, welche mindestens einen elektrischen Motor und damit verbunden einen Getriebekasten enthält, wobei das Ritzel dem Getriebekasten zugehört und die Baueinheit wahlweise als Einheit zwischen zwei bestimmten Montagelagen beweglich ist.

   6. Betätigungsvorrichtung nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, daß sie ein Gehäuse umfaßt, wobei die Montagevorrichtung eine Platte umfaßt, die innerhalb dieses Gehäuses angeordnet ist und Positioniervorrichtungen besitzt, mit denen die Montagelagen für die Baueinheit an einer Plattenseite definiert wird, wobei das Ausgangsgetriebe auf der gegenüberliegenden Seite dieser Platte angeordnet ist und das Ausgangsritzel vom Getriebekasten der Baueinheit durch eine Öffnung der Platte zum Ausgangsgetriebe verläuft.

   Betätigungsvorrichtung nach Anspruch 6, dadurch gekennz ei chne t, daß die Ausgangswelle durch eine weitere Öffnung in dieser Platte verläuft, wobei die Platte auf ihrer einen Seite Sockel für ein Paar zueinander in Abstand befindlicher elektrischer Schalter in der Nähe eines Teils der Welle enthält, wobei auf diesem Teil der Welle Nocken zur Betätigung der Schalter bei Rotation der Welle vorgesehen sind und wobei ein weiteres Teil der Ausgangswelle sich bis über die gegenüberliegende Seite der Platte

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   erstreckt und eine Kopplungsvorrichtung vorgesehen ist, welche diesen weiteren Teil der Welle an eine Ventilstange koppelt.

   8. Betätigungsvorrichtung nach Anspruch I₁ dadurch gekennze i chnet, daß das Ausgangsgetriebe abtrennbar an die Ausgangswelle gekoppelt ist und eine von Hand betätigbare Vorrichtung vorgesehen ist, mit der das Ausgangsgetriebe wahlweise von der Ausgangswelle abgekoppelt werden kann,wodurch die Ausgangswelle von Hand gedreht werden kann.

   Betätigungsvorrichtung nach Anspruch 5 t dadurch gekennz ei chnet, daß die Montagevorrichtung Positioniervorrichtungen umfaßt, die mit bestimmten Teilen der Baueinheit zusammenwirken und eindeutig die zwei Ritzellagen definieren.

   10. Betätigungsvorrichtung nach Anspruch 9» dadurch gekennzeichnet, daß die Montagevorrichtung Teile enthält, mit denen die Baueinheit in den dirch die Positioniervorrichtungen definierten Lagen lösbar befestigt wird.

   11. Betätigungsvorrichtung nach Anspruch 10, dadurch gekennze ic hnet, daß die zwei bestimmten Montagestellungen der Baueinheit zueinander um einen Winkel verschoben sind«

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   12. Betätigungsvorrichtung nach Anspruch 11, dadurch gekennzei chnet, daß der Winkel l8O° beträgt.

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