DE2409136C3 - Elektrischer Stellantrieb mit Endlagenabschaltung für Ventile o.dgl - Google Patents

Description

Die Erfindung betrifft einen elektrischen Stellantrieb mit Endlagenabschaltung für Ventile od. dgL, mit einem in einem Gehäuse axial verschieblich gelagerten, gegen Federkraft auswandernden Teil, das über ein mit ihm verbundenes, motorisch angetriebenes Bewegungsgewinde unmittelbar von der Schubkraft beaufschlagt ist und durch das in Abhängigkeit von seiner Auswande längsbewegung zugeordnete Endschalter betätigbar sind, wobei das Bewegungsgewinde im Inneren einer bezüglich des Gehäuses begrenzt axial verschieblich gelagerten Hohlwelle angeordnet ist

Ein elektrischer Stellantrieb dieser Art ist Gegen-

jo stand des älteren Patentes 22 43 896. Sein Vorteil liegt unter anderem darin, daß das auswandernde Teil unmittelbar mit der Schubkraft beaufschlagt ist wodurch eine Beeinträchtigung der Auswanderungsbewegung durch Reibung, Spiel etc. oder anderer dazwischenliegender Kraftübertragungsteile entfällt Daneben zeichnet sich dieser Stellantrieb durch einen einfachen Aufbau aus. weil er kein die Schubkraft aufnehmendes zweiteiligen Gehäuses benötigt wie es bei solchen Stellantrieben sonst erforderlich ist.

Andererseits geschieht aber die Betätigung der Endschalter über eine reibschlüssig kuppelbare Nockenscheibe, was einen gewissen Herstellungsaufwand mit sich bringt und die Gefahr einschließt daß unvorhersehbare Veränderungen der Reibwerte die Abschaltgenau- igkeit beeinträchtigen.

Bei einem anderen aus der DE-PS 15 50145 bekannten Stellantrieb ist das auswandernde Teil durch eine motorisch angetriebene Spindelmut'er gebildet die über das zugeordnete Bewegungsgetriebe unmittelbar die mit dem Verschlußstück des Ventils gekuppelte Ventilspindel antreibt. Die Spindelmutter ist über Tellerfedern und Axiallager in Achsrichtung gegen das Gehäuse abgestützt was bedeutet daß die Gehäusekonstruktion so kräftig ausgebildet sein muß, daß die Axialkräfte aufgenommen werden können. Auch ist die Spindelmutter durch ein axial verschieblich auf ihr gelagertes Antriebszahnrad mit dem Antriebsmotor gekuppelt was einen gewissen Herstellungsaufwand bedeutet.

Ein solches mit der Spindelmutter verschieblich gekuppeltes Antriebszahnrad ist bei einem anderen Stellantrieb gemäß der DT-PS 19 28 404 vermieden. Auch dieser Stellantrieb benötigt aber ein zweischaliges, kraftaufnehmendes Gehäuse.

h5 Das gleiche gilt für einen Spindelantrieb grundsätzlich ähnlichen Aufbaus, wie er in der DE-GM 18 27 672 beschrieben ist. Ausgehend von diesem Stand der Technik liegt der

Erfindung die Aufgabe zugrunde, einen elektrischen Stellantrieb der eingangs genannten Art zu schaffen, der sich durch eine sehr kostengünstige Fertigungsmöglichkeit auszeichnet, kein kraftaufnehmendes zweischaliges Gehäuse benötigt und bei dem eine sichere und zuverlässige Endlagenabschaltung gewährleistet ist

Zur Lösung dieser Aufgabe ist der Steilantrieb gemäß der Erfindung dadurch gekennzeichnet, daß das auswandernde Teil die am Gehäuse unverdrehbar gelagerte Hohlwelle ist, mit der der eine Teil aes Bewegungsgewindes verdrehbar und axial unverschieblich verbunden ist, und an der außen wenigstens zwei Endschalter starr befestigt sind, die bei der axialen Auswanderung der Hohlwelle relativ zu ihren von der Hohlwelle unabhängigen Betätigungsorganen bewegbar sind, und daß in jeder der beiden Endstellungen der Hohlwelle jeweils ein Endschalter in betätigtem Zustand die Schaltstellung des anderen nicht betätigten Endschalters aufweist

Die Hohlwelle ist ein einfaches Konstruktionsteil; dadurch, daß sie das Bewegungsgewinde aufnimmt und die Endschalter trägt, ergeben sich sehr günstige Montage- und Demontagemöglichkeiten, während andererseits die Herstellung des Stellantriebes preisgünstig möglich ist

In einer bevorzugten Ausführungsform kann die Anordnung derart getroffen sein, daß die Hohlwelle zwei schulterförmige Widerlager trägt, zwischen denen eine jeweils auf axial verschieblichen, endsei tigen Distanzstücken aufliegende Feder angeordnet ist, wobei jedes der beiden in dem Gehäuse verschieben geführten Distanzstücke auf seiner Außenseite jeweils an einem zugeordneten gehäusefesten Anschlag abstützbar ist Bei dieser Ausbildung ist lediglich eine einzige Feder notwendig, die als einfache Schraubenfeder ausgebildet sein kann.

Das eine Widerlager ist mit Vorteil durch eine angeformte Schulter der Hohlwelle gebildet, während das andere durch einen in eine Außenumfangsnut am gegenüberliegenden Hohlwellenende eingesetzten Federring gebildet sein kann.

Im übrigen ist es vorteilhaft, wenn der Antriebsmotor starr an der Hohlwelle befestigt ist. Grundsätzlich sind auch Ausführungsformen denkbar, bei denen der Antriebsmotor an dem Gehäuse sitzt.

Besonders einfache Verhältnisse ergeben sich, wenn das Gehäuse eine zylindrische Büchse aufweist, in der eine aus der Hohlwelle, dem Bewegungsgewinde, den Endschaltern, der Feder und den Distanzstücken sowie gegebenenfalls dem Antriebsmotor bestehende vormontierte Einheit gelagert ist und die im Bereiche ihrer beiden Enden die beiden Anschläge trägt, gegen die die in der Büchse verschieblich geführten Distanzstücke sich abstützen. Diese Ausführungsform hat den Vorteil, daß die Baueinheit ohne zusätzliche Justierung bezeig- 5; lieh der Endschalter eingebaut werden kann.

Weitere vorteilhafte Merkmale und Eigenschaften des neuen Stellantriebes sind Gegenstand von weiteren Unteransprüchen.

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

F i g. 1 einen Stellantrieb gemäß der Erfindung im axialen Schnitt, in einer Seitenansicht und

F i g. 2 den Stellantrieb nach Fig. 1, geschnitten längs der Linie A-Bder F i g. 1 in einer Seitenansicht. 1,-,

Der in der Zeichnung dargestellte Stellantrieb weist ein topfartiges Gehäuse 1 auf, das über nicht dargestellte Ständer etc. beispielsweise auf ein Ventilgehäuse '-χ- gesetzt werden kann. In dem Boden des Gehi-iv "i 1 ist eine zylindrische Büchse 2 unverdrehbar eingeritzt, die den Antriebsmechanismus des Stellantriebes lagert

Dieser Antriebsmechanismus weist eine Hohlwelle 3 auf, welche mit einem zylindrischen Teil 4 ausgebildet ist, der endseitig durch zwei Widerlager begrenzt ist, von denen eines — bei 5 — durch eine angeformte Schulter der Hohlwelle 3 gebildet ist, während das andere aus einem in eine Außenumfangsnut am gegenüberliegenden Hohlwellenende eingesetzten Federring 6 besteht Auf dem zylindrischen Teil 5 der Hohlwelle 3 ist eine als Schraubenfeder ausgebildete Druckfeder 7 angeordnet, die endseitig gegen ein in Gestalt einer Ringscheibe ausgebildetes erstes Distanz-Stück 8 sowie ein aus einer Bundbüchse bestehendes zweites Distanzstück 9 abgestützt ist Die beiden Distanzstücke 8, 9 werden durch die Feder 7 ihrerseits gegen zwei gehäusefeste Anschläge angedrückt, von denen der eine aus einem in die Büchse 2 eingesetzten Federring 10 besteht, während der andere durch ein endseitig in die Büchse 2 eingeschraubtes Gewindestück 11 gebildet ist, an dem ein Bund 12 des Distanzstückes 9 anliegen kann. Die Hohlwelle 3 ist im übrigen durch die beiden Distanzstücke 8, 9 in der Büchse 2 axial verschieblich geführt.

Im Innenraum der Hohlwelle 3 ist eine Spindelmutter 13 drehbar gelagert, die mit dem nicht dargestellten Ventilverschlußstück gekuppelt werden kann und mit der über ein Bewegungsgewinde 14 eine innenliegende koaxiale Gewindespindel 15 zusammenwirkt, die über ein Schulterrollenlager 16 verdrehbar, aber axial unverschieblich mit der Hohlwelle 3 gekuppelt ist. Die Gewindespindel 15 ist ihrerseits mittels eines Stiftes 17 drehfest mit einem Antriebszahnrad 18 verbunden, das über ein Ritzel 19 von einem elektrischen Antriebsmotor 20 aus in Umdrehung versetzt werden kann. Der Antriebsmotor 20 sitzt an einer Aufbauscheibe 21, die ihrerseits mit der Hohlwelle 3 drehfest verbunden ist.

Die Aufbauscheibe 21 weist im Bereiche ihres Umfanges eine Aussparung 22 (Fig. 1) auf, durch welche eine in das Gehäuse 1 eingeschraubte Stange 23 verläuft, welche eine Verdrehsicherung für die Aufbauscheibe 21 und damit die Hohlwelle 3 bildet Die Stange 23 ist an ihrem freien Ende mit einem Gewinde versehen, auf das eine Rändelmutter 24 aufgeschraubt ist, welche eine das Gehäuse 1 abdeckende Haube 25 fixiert.

An der Hohlwelle 3 sind oberhalb des Widerlagers 5 zwei elektrische Endschalter 26,27 starr befestigt, deren Betätigung durch zwei Betätigungsorgane 28, 29 geschieht, von denen das Betätigungsorgan 28, das in Gestalt einer auf dem Distanzstück 9 frei verschieblich geführten Ringscheibe ausgebildet ist, auf dem Gewindestück 11 aufliegt und gegen dieses abstützbar ist, während das andere Betätigungsorgan 29, das ebenfalls in Gestalt einer auf dem zylindrischen Teil 4 der Hohlwelle 3 axial frei verschieblich geführten Ringscheibe ausgebildet ist, in dem Zwischenraum zwischen dem Distanzstück 9 und dem Widerlager 5 verklemmbar ist.

Der insoweit beschriebene Stellantrieb arbeitet wie folgt: Bei eingeschaltetem Antriebsmotor 20 wird die Spindelmutter 13 über das Bewegungsgewinde 14 — abhängig von der Drehrichtung des Antriebsmotors 20 — aus dem Gehäuse 1 vorgeschoben oder in dieses hineinbewegt. Die hierbei von dem nicht dargestellten Ventilverschlußstück auf die Spindelmutter 13 ausgeüb-

..mums

te Schubkraft wirkt über das Schulterrollenlager 16 unmittelbar auf die Hohlwelle 3, welche den auswandernden Teil des Stellantriebes bildet.

Fährt das Ventilverschlußstück bei der Herausbewegung der Spindelmutter 13 aus dem Gehäuse 1 schließlich in seine Endstellung ein, so steigt die die Hohlwelle 3 beaufschlagende Schubkraft schließlich auf einen solchen Wert an, daß die Vorspannung der Feder 7 überwunden wird. Damit beginnt die Hohlwelle 3, bezogen auf F i g. 1, 2, nach oben auszuwandern, wobei sie über das untere Widerlager 6 das untere Distanzstück 8 mitnimmt und damit die Feder 7, die anderenends an dem Bund 12 des anderen Distanzstükkes 9 abgestützt ist, zusammendrückt. Bei dieser Auswanderungsbewegung der Hohlwelle 3 werden die beiden Endschalter 26, 27 mitgenommen, während andererseits sich das an der Hohlwelle 3 ausgebildete Widerlager von der Stirnfläche des oberen Distanzstükkes 9 entfernt, so daß das dem Endschalter 26 zugeordnete, vorher eingespannte Betätigungsorgan 29 freigegeben wird. Der Endschalter 26 kann damit den Schaltzustand des anderen Endschalters 27 einnehmen, womit der Antriebsmotor 20 abgeschaltet wird.

Treibt der Antriebsmotor 20 die Gewindespindel 15 im entgegengesetzten Drehsinn an, so wird die Spindelmutter 13 in das Gehäuse 1 hineingezogen, bis das zugeordnete, nicht dargestellte Ventilverschlußstück in die entsprechende Endstellung einfährt. Dies hat zur Folge, daß die Hohlwelle 3, bezogen auf die Fig. 1, 2, nach unten bewegt wird, wobei sie über das Widerlager 5 und das eingespannte Betätigungsorgan 29 das obere Distanzstück 9 mitnimmt, so daß die Feder 7 zwischen dem Bund 12 und dem unteren auf derr Federring 10 abgestützten Distanzstück 8 zusammenge drückt wird. Bei dieser Auswanderungsbewegung bewegt sich der Endschalter 27 auf sein zugeordnetes ■"> auf dem Gewindestück 11 abgestütztes und damii ortsfest gehaltenes Betätigungsorgan 28 zu, womit er ir den gleichen Schaltzustand wie der andere Endschaltei 26 überführt wird, und den Antriebsmotor 20 wiederurr abschaltet.

κι Die Endschalter 26, 27 können im übrigen an dei Hohlwelle axial verstellbar befestigt sein, so daß eine Einjustierung ihres Betätigungsweges möglich ist. Die Hohlwelle 3 ist im Bereiche der Endschalter 26, 27 mil einem Zweiflach versehen, auf dessen Flächen die Endschalter 26, 27 sitzen. Die Montage des neuer Stellantriebs ist deshalb besonders einfach, weil die Hohlwelle 3 mit den auf ihr angeordneten Endschalter 26, 27 und mit der eingebauten Spindelmutter 13 sowie mit der Gewindespindel 15, dem Schulterrollenlager 16 dem Antriebszahnrad 18, dem Antriebsmotor 19 und dei Aufbauplatte 21 eine vormontierte Baueinheit bildet, zi der außerdem die auf dem zylindrischen Teil 4 dei Hohlwelle 3 aufgesetzten Distanzstücke 8, 9, die Druckfeder 7, der Federring 6 gemeinsam mit den Gewindestück 11 und den beiden Betätigungsorganer 28, 29 gehören. Diese vormontierte Baueinheit brauch einfach die Büchse 2 eingeschoben zu werden, worau das Gewindestück 11 festgezogen wird. Das Gewinde stück 11 gestattet hierbei einen axial spielfreien Einbai der Baueinheit.

Die Demontage geschieht in entsprechender Weise im umgekehrten Sinne.

Hierzu 2 Blatt Zeichnungen

Claims (10)

Patentansprüche:

1. Elektrischer Stellantrieb mit Endlagenabschaltung für Ventile od. dgL, mit einem in einem Gehäuse axial verschieblichen gelagerten, gegen Federkraft auswandernden Teil, das über ein mit ihm verbundenes, motorisch angetriebenes Bewegungsgewinde unmittelbar von der Schubkraft beaufschlagt ist und durch das in Abhängigkeit von seiner Auswanderungsbewegung zugeordnete Endschalter betätigbar sind, wobei das Bewegungsgewinde im Inneren einer bezüglich des Gehäuses begrenzt axial verschieblich gelagerten Hohlwelle angeordnet ist, dadurch gekennzeichnet, daß das auswandernde Teil die am Gehäuse (1) unverdrehbar gelagerte Hohlwelle (3) ist, mit der der eine Teil (15) des Bewegungsgewindes (14) verdrehbar und axial unverschieblich verbunden ist und an der außen wenigstens zwei Endschalter (26, 27) starr befestigt sind, die bei der axialen Auswanderung der Hohlwelle relativ zu ihren von der Hohlwelle unabhängigen Betätigungsorganen (28, 29) bewegbar sind, und daß in jeder der beiden Endstellungen der Hohlwelle jeweils ein Endschalter (26 bzw. 27) in betätigtem Zustand die Schaltstellung des anderen nicht betätigten Endschalters aufweist

2. Stellantrieb nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Hohlwelle (3) zwei schulterförmige Widerlager (5,6) trägt, zwischen denen eine jeweils auf axial verschieblichen, endscitigen Distanzstükken (S₁ 9) aufliegende Feder (7) angeordnet ist und daß jedes der beiden in dem Gehäuse (1) verschieblich geführten Distanzstücke auf seiner Außenseite jeweils an einem zugeordneten gehäusefesten Anschlag (10,11) abstützbar ist

3. Stellantrieb nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß das eine Widerlager (5) durch eine geformte Schulter der Hohlwelle (3) und das andere (6) durch einen in eine Außenumfangsnut am gegenüberliegenden Hohlwellenende eingesetzten Federring gebildet ist.

4. Stellantrieb nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Antriebsmotor (20) starr an der Hohlwelle (3) befestigt ist.

5. Stellantrieb nach Anspruch 2 oder 4, dadurch gekennzeichnet, daß das Gehäuse (1) eine zylindrische Büchse (2) aufweist, in der eine aus der Hohlwelle (3), dem Bewegungsgewinde (14), den Endschaltern (26, 27), der Feder (7) und den Distanzstücken (8, 9) sowie gegebenenfalls dem Antriebsmotor (20) bestehende vormontierte Baueinheit gelagert ist und die im Bereiche ihrer beiden Enden die beiden Anschläge (10, U) trägt, gegen die die in der Büchse (2) verschieblich geführten Distanzstücke (8,9) sich abstützen.

6. Stellantrieb nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, daß einer der Anschläge (11) durch ein in die Büchse (2) endseitig eingeschraubtes Gewindestück gebildet ist.

7. Stellantrieb nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, daß das dem GewindcstUck (11) zugeordnete Distanzstück (9) als über das Gewindestück (U) vorstehende Bundbüchse ausgebildet ist, die sich mit ihrem Bund (12) gegen das Gewindestück (11) abstützt.

8. Stellantrieb nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, daß das gegebenenfallü auf der Hohlwelle (3) axial verschieblich geführt« Betätigungsorgan

(29) des einen Endschalters (26) in den Zwischenraum zwischen der Bundbüchse (9) und des dieser benachbarten Widerlagers (5) der Hohlwelle (3) ragt und dort verklemmbar ist

9. Stellantrieb nach Anspruch 6 oder 7, dadurch gekennzeichnet, daß das gegebenenfalls auf der Hohlwelle (3) axial verschieblich geführte Betätigungsorgan (28) des anderen Endschalters (27) in einer Endstellung der Hohlwelle (3) auf der Gewindebüchse (11) abstützbar ist

10. Stellantrieb nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet daß die beiden Endschalter (26,27) an der Hohlwelle (3) verstellbar befestigt sind.