DE2442622B1

DE2442622B1 - Motor- und handverstellbares schraubgetriebe

Info

Publication number: DE2442622B1
Application number: DE19742442622
Authority: DE
Inventors: Hans 1000 Berlin Hoppe
Original assignee: Dr.-Ing. Kieback & Peter Spezialfabrik für selbsttätige Regler, 1000 Berlin
Priority date: 1974-09-05
Filing date: 1974-09-05
Publication date: 1976-03-18
Also published as: DE2442622C2

Description

Es ist insbesondere eine einschlägige Vorrichtung nach der DT-PS 5 70 793 bekanntgeworden, deren wesentliches Merkmal darin besteht, daß beim Verstellen der Spindel von Hand aus die Spindel gedreht und die Spindelmutter vom Motorantrieb her festgehalten wird, beim Verstellen der Spindel durch den Motor die Spindelmutter gedreht und die Spindel vom Handantrieb her gegen Drehung gesichert wird, oder umgekehrt. Dieses Prinzip findet auch Anwendung bei der technischen Lösung nach der DT-AS 1550 144. Hierbei ist das Handrad unmittelbar und fest mit der Gewindespindel verbunden. Bei Motorantrieb wird die Gewindespindel durch eine Schlingfeder drehsicher und axial verschiebbar gegenüber dem Schraubgetriebe geführt, während bei Handantrieb diese Drehsicherung der Schlingfeder durch Zusammendrücken ihrer freien Schenkelenden aufgehoben wird.
Diese sehr einfache und preiswerte Lösung ist jedoch mit Mängeln behaftet. Zwischen den freien Schenkelenden der Schlingfeder und der dazwischen angeordneten Führungssäule ist erhebliches Spiel vorhanden. Die Drehsicherung besitzt daher erheblichen toten Gang, denn sie wird erst wirksam, wenn nach einem entsprechend großen Drehschritt das Spiel zwischen einem Schenkelfederende und der Führungssäule null geworden ist. Bei kleinen rechts- oder linksgängigen Drehschritten, die in der Regeltechnik sehr häufig auftreten, ist daher eine drehsichere Führung der Gewindespindel durch die Schlingfeder nicht gewährleistet, so daß eine dem Drehwinkel proportionale Verschiebung der Gewindespindel höchstens rein zufällig durch das in der Stopfbuchse der Ventilspindel vorhandene Reibungsmoment zugeordnet sein könnte. Das Spiel zwischen den freien Schenkelenden der Schlingfeder und der Führungssäule läßt sich aber auch nicht verkleinern oder aufheben, weil nach dem Erfindungsmerkmal die Wirkung der Schlingfeder durch Zusammendrücken ihrer freien Schenkelenden aufgehoben werden soll. Neben diesem Nachteil erfahren die freien Schenkelenden der Schlingfeder bei Anlage an die Führungssäule infolge des von ihnen aufzunehmenden Drehmomentes eine Durchbiegung, so daß keine eindeutig definierte Drehsicherung der Gewindespindel vorliegt, sondern vielmehr befürchtet werden muß, daß im Betrieb Drehschwingungen der Gewindespindel auftreten.
Der Erfindung liegt nun die Aufgabe zugrunde, ein motor- und handverstellbares Schraubgetriebe zu schaffen, bei dem der Handantrieb zum einen wenig aufwendig in der Konstruktion ist und zum anderen ohne Spiel arbeitet, so daß ein toter Gang vermieden werden kann und auch bei kleinen aufeinanderfolgenden Drehschritten in entgegengesetzten Richtungen eine sichere Führung und kraftschlüssige Verbindung vorliegt.
Diese Aufgabe wird in kennzeichnender Weise dadurch gelöst, daß ein Rastglied, wie ein Stift mit Feder, für eine lösbare, in Drehrichtung formschlüssige Verbindung zwischen der Gewindespindel des Schraubgetriebes und einem mit der Gewindespindel in Achsrichtung formschlüssig verbundenem Verbindungsstück vorgesehen ist, das bezüglich des Schraubgetriebes in Drehrichtung formschlüssig jedoch in axialer Richtung der Gewindespindel verschiebbar gelagert ist.
Ein Ausführungsbeispiel der Erfindung ist in den Zeichnungen dargestellt und wird im folgenden näher beschrieben. Es zeigt F i g. 1 einen Längsschnitt durch den erfindungsgemäßen Stellantrieb gemäß einer ersten Ausführungsform, F i g. 2 einen Schnitt A-B durch den Stellantrieb nach Fig. 1, F i g. 3 einen Schnitt C-D durch den Stellantrieb nach Fig. 1, F i g. 4 einen Längsschnitt durch den erfindungsgemäßen Stellantrieb gemäß einer zweiten Ausführungsform.
Zwei Führungssäulen 1, 1' stellen eine starre Verbindutg her zwischen dem Stellantrieb 2 und einer Traverse 3, die auf einem nicht dargestellten Stellglied, z. B.
einem Ventil, befestigt ist. Über einen nicht dargestellten Motor mit Zwischengetriebe wird die Schnecke 4 angetrieben, die ihrerseits die als Schneckenrad ausgebildete Spindelmutter 5 in Drehung versetzt. Die Spindelmutter 5 ist axial unverschiebbar im Getriebegehäuse 6 gelagert. Die beidseitig aus dem Getriebegehäuse 6 herausragende Gewindespindel 7 trägt an einem Ende eine fest mit ihr verbundene Handkurbel 8 oder ein Handrad und am anderen Ende ein ebenfalls mit ihr fest verbundenes am Rande verzahntes Rastrad 9. Ein Verbindungsstück 10 ist in Drehrichtung formschlüssig zum Stellantrieb 2 und in Achsrichtung formschlüssig zur Gewindespindel 7 gelagert. Der Drehkraftformschluß zum Stellantrieb 2 wird bewirkt durch Schlitze 11, 11' des Verbindungsstückes 10, die die Führungssäulen 1, 1' mit geringem Spiel gabelartig umfassen. Der Axialkraftformschluß des Verbindungsstückes 10 zur Gewindespindel 7 wird durch das Rastrad 9 bewirkt, das in einer Vertiefung des Verbindungsstückes 10 eingebettet ist und durch eine aufgeschraubte Platte 12 mit geringem axialem Spiel in seiner Einbettung gehalten wird. Die Platte 12 sichert ferner noch ein stiftförmiges Rastglied 13 mit Feder 14, die in weiteren Vertiefungen 15, 16 und 17 des Verbindungsstückes 10 eingebettet sind. Bei Motorantrieb stellt das Rastglied 13, wie in der F i g. 2 dargestellt, eine formschlüssige Verbindung zwischen dem Rastrad 9 und somit auch der Gewindespindel 7 und dem Verbindungsstück 10 und somit auch dem Stellantrieb 2 her. Für Handbetrieb wird diese in Drehrichtung formschlüssige Verbindung durch Ziehen an dem Knopf 18 gelöst, wobei sich die Feder 14 spannt. Beim Loslassen des Knopfes 18 rastet das Rastglied 13 wieder in das Rastrad 9 ein, sofern zufällig eine Zahnlücke des Rastrades 9 in seiner axialen Verlängerung liegt. Ist dies nicht der Fall, dann findet dieses Einrasten jedoch statt, sobald eine Verdrehung der Gewindespindel 7 durch den Motorantrieb eintritt. Das Verbindungsstück 10 weist stellgliedseitig noch eine topfartige Vertiefung 19 zur Aufnahme eines vorgespannten Tellerfederpaketes 20 auf. Das Tellerfederpaket 20 wird durch einen Sicherungsring 21 in der Vertiefung 19 gehalten. Axial und mittig zum Tellerfederpaket 20 ist ein Kupplungsstück 22 mit Innengewinde angeordnet, in das das freie Ende einer Ventilspindel 23 eingeschraubt und mit Hilfe einer Kontermutter 24 gesichert ist. Im Regelbereich verharrt das Tellerfederpaket 20 unverändert in seinem vorgespannten Zustand, während es beim Schließen des Ventils infolge vergrößerten Widerstandes in axialer Richtung der Ventilspindel 23 zusätzlich verformt wird und somit für einen elastischen Schließdruck Sorge trägt.
Das Tellerfederpaket 20 arbeitet in gleicher Weise in zwei diametralen Richtungen, so daß es auch für Dreiwegeventile, bei denen es zwei Schließstellungen gibt, brauchbar ist.
In der F i g. 4 ist eine zweite Ausführungsform des Erfindungsgegenstandes dargestellt. Dieselbe eignet sich insbesondere für Kleinantriebe, so daß zur Handverstellung ein Drehknopf 25 ausreicht. Dieser Drehknopf 25 ist hohl und nimmt ein vorgespanntes Tellerfederpaket 26 in sich auf. Die Ventilspindel 27 ist koaxial in der rohrförmigen Gewindespindel 28 angeordnet und über eine splintgesicherte Kronenmutter 29 mit dem Tellerfederpaket 26 gekuppelt. Der Dreh knopf 25 ist mit Hilfe von Gewindestiften 30 fest mit der Gewindespindel 28 verbunden. Die als schrägverzahntes Stirnrad ausgebildete Spindelmutter 31 wird motorisch über eine nicht sichtbare Schnecke angetrieben. Die Spindelmutter 31 ist ferner axial unverschiebbar im Getriebegehäuse 32 gelagert. Der Stellantrieb besitzt einen Sockel 33, der mit Hilfe von Gewindestiften 34 fest mit dem Ventilgehäuse 35 verbunden ist. Der Sokkel 33 selbst ist mit Hilfe von vier Schrauben 36 fest mit dem Getriebegehäuse 32 verbunden. Das Verbindungsstück 37 ist U-förmig aus Blech gebogen und weist die beiden Schenkel 38 und 39 auf. Das Verbindungsstück 37 wird in einer Bohrung zentrisch auf der Gewindespindel geführt und durch einen O-Ring 40 spielfrei gegen den unteren Ansatz des Drehknopfes 25 gedrückt.
Durch diese spielfreie Anlage des Verbindungsstückes 37 an den unteren Bund des Drehknopfes wird erreicht, daß die beiden Schenkel 38 und 39 stets parallel zur Achse der Gewindespindel 28 verlaufen. Der Schenkel 38 des Verbindungsstückes 37 hat lediglich die Aufgabe, auf einer am Getriebegehäuse 32 angebrachten Skala die jeweilige Stellung des Stellantriebes anzuzeigen. Der Schenkel 39 besitzt zwei angebogene Führungsschienen 41, die in Nuten des Getriebegehäuses 32 gleiten und so für eine in Drehrichtung formschlüssige Kupplung des Verbindungsstückes 37 mit dem Getriebegehäuse 32 Sorge tragen. Beispielsweise durch Punktschweißen ist eine Blattfeder 42 fest mit dem Verbindungsstück 37 verbunden. In die Blattfeder 42 ist ein Rastglied 43 eingenietet, das in die Zahnlücken eines Rastrades 44 eingreift. Die Zähne 45 des Rastrades 44 sind einstückig an den Drehknopf 25 angeformt.
Das eingerastete Rastglied 43 bewirkt zusammen mit dem Verbindungsstück 37 eine formschlüssige Kupplung zwischen dem Drehknopf 25 mit Gewindespindel 28 einerseits und dem Getriebegehäuse 32 des Stellantriebes andererseits. Zur Handverstellung muß das Rastglied 43 ausgekuppelt werden. Dies wird durch Herunterdrücken der Blattfeder 42 in Richtung E bewirkt.
Ein Gehäuse 46 mit einer gedruckten Schaltung 47 ist vermittels zweier Schrauben 48 an dem Sockel 33 des Stellantriebes befestigt. Das Gehäuse 46 und die gedruckte Schaltung 47 sind mit Schlitzen 49 bzw. 50 versehen, durch die ein fest mit dem Schenkel 39 des Verbindungsstückes 37 verbundener Finger 51 aus elektrisch nichtleitendem Materiai hindurchragt. Der Finger 51 ist mit einem Fenster 52 und zwei Zapfen 53 versehen, durch die eine Kontaktfeder 54 so am Finger 51 gehalten wird, daß an jeder Seite des Fingers 51 ein Schenkel der Kontaktfeder 54 vorhanden ist. Ein Schenkel der Kontaktfeder 54 schleift alsdann an einer in der gedruckten Schaltung 47 eingelöteten Kontaktbrücke 55 und der andere Schenkel an den Windungen eines ebenfalls in der gedruckten Schaltung 47 eingelöteten Drahtwiderstandes 56. Zwischen der Kontaktbrücke 55 und einem Ende des Drahtwiderstandes 56 läßt sich alsdann ein Widerstandswert abgreifen, der für jede Stellung des Stellantriebes verschieden ist. Dieser Effekt wird zur Fernanzeige der Stellung des Stellantriebes benutzt. In dem Gehäuse 46 und verbunden mit der gedruckten Schaltung 47 befinden sich noch zwei Endschalter 57, 57', die ebenfalls vom Finger 51 betätigt werden und den Stellantrieb in seinen Endstellungen abschalten. Auf der gedruckten Schaltung 47 sind ferner noch alle weiteren notwendigen in der Figur nicht dargestellten elektrischen Bäuelemente befestigt, wie Kleinmotor, Anschlußklemmen usw. Nach Entfernen des Deckels 58 kann somit nach Lösen der Schrauben 48 die elektrische Ausrüstung des Stellantriebes als geschlossene Baueinheit entfernt bzw. wieder angebracht werden.

Claims

Patentansprüche: 1. Motor- und handverstellbares Schraubgetriebe mit einer Gewindespindel und einer Spindelmutter, bei dem beim Verstellen der Gewindespindel von Hand aus die Gewindespindel gedreht und die Spindelmutter vom Motorantrieb her festgehalten wird, beim Verstellen der Gewindespindel durch den Motor die Spindelmutter gedreht und die Gewindespindel vom Handantrieb her gegen Drehung gesichert wird, dadurch gekennzeichnet, daß ein Rastglied (13,14), wie ein Stift mit Feder, für eine lösbare, in Drehrichtung formschlüssige Verbindung zwischen der Gewindespindel (7, 28) des Schraubgetriebes und einem mit der Gewindespindel (7, 28) in Achsrichtung formschlüssig verbundenen Verbindungsstück (10, 37) vorgesehen ist, das bezüglich des Schraubgetriebes in Drehrichtung formschlüssig, jedoch in axialer Richtung der Gewindespindel (7, 28) verschiebbar gelagert ist.
2. Motor- und handverstellbares Schraubgetriebe nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß das Verbindungsstück (10) die Form einer Traverse besitzt, die durch Schlitze (11,11') an den Führungssäulen (1, 1') in Drehrichtung formschlüssig zum Stellantrieb geführt ist.
3. Motor- und handverstellbares Schraubgetriebe nach den Ansprüchen l und 2, dadurch gekennzeichnet, daß ein fest am Ende der Gewindespindel (7) angeordnetes Rastrad (9) in einer Vertiefung des Verbindungsstücks (10) eingebettet ist und in dieser Einbettung mit geringem axialen Spiel durch eine fest mit dem Verbindungsstück (10) verschraubte Platte (12) gehalten wird.
4. Motor- und handverstellbares Schraubgetriebe nach einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß das Verbindungsstück (10) stellgliedseitig eine topfartige Vertiefung (19) besitzt, in der ein vorgespanntes Tellerfederpaket (20) angeordnet und mit Hilfe eines Sicherungsringes (21) in seiner Position festgelegt ist.
5. Motor- und handverstellbares Schraubgetriebe nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß in einem hohl ausgebildeten Drehknopf (25) ein vorgespanntes Tellerfederpaket (26) untergebracht ist und der Drehknopf an seiner Unterseite kreisförmig angeordnete Zähne (45) aufweist, die zusammen hiermit als Rastrad (44) wirksam sind.
6. Motor- und handverstellbares Schraubgetriebe nach den Ansprüchen 1 und 5, dadurch gekennzeichnet, daß das Verbindungsstück (37) aus einem U-förmig gebogenen Blech mit den beiden Schenkeln (38) und (39) besteht und durch zwei an den Schenkel (39) angebogenen Führungsschienen (41) drehsicher in Nuten des Getriebegehäuses (32) geführt ist.
7. Motor- und handverstellbares Schraubgetriebe nach den Ansprüchen 1, 5 und 6, dadurch gekennzeichnet, daß das Verbindungsstück (37) durch eine Bohrung zentrisch zur Gewindespindel (28) geführt ist und durch einen 0-Ring (40) spielfrei gegen den unteren Bund des Drehknopfes (25) gedrückt wird.

Die Erfindung betrifft ein motor- und handverstellbares Schraubgetriebe mit einer Gewindespindel und einer Spindelmutter, bei dem beim Verstellen der Gewindespindel von Hand aus die Gewindespindel gedreht und die Spindelmutter vom Motorantrieb her festgehalten wird, beim Verstellen der Gewindespindel durch den Motor die Spindelmutter gedreht und die Gewindespindel vom Handantrieb her gegen Drehung gesichert wird.

Motorisch angetriebene Schraubgetriebe, die als Stellantriebe angewandt werden, sind im allgemeinen noch mit einem zusätzlichen Handantrieb ausgerüstet.

Diese Maßnahme hat den Zweck, ein Verstellen der Stellantriebe auch in Notfällen, z. B. bei Stromausfall, zu ermöglichen. Die Bauart eines solchen zusätzlichen Handantriebs soll möglichst billig, einfach in der Bedienung und zuverlässig in der Funktion sein.

Bei derartigen Schraubgetrieben dreht der Motor nach bekanntem Funktionsprinzip eine Spindelmutter, die axial unverschiebbar im Schraubgetriebe gelagert ist. Durch die Drehung der Spindelmutter wird eine unverdrehbar im Schraubgetriebe geführte Gewindespindein axialer Richtung bewegt. Die axiale Bewegung der Gewindespindel wird zum Verstellen eines Stellgliedes, z. B. eines Ventils, benutzt. Bei bekannten, nach diesem Prinzip arbeitenden Schraubgetrieben ist dem Antriebsmotor ein Zwischengetriebe nachgeschaltet, so daß an der Abtriebswelle desselben eine gegenüber der Motordrehzahl verringerte Drehzahl und ein gegenüber dem Motordrehmoment ein vergrößertes Drehmoment zur Verfügung steht. Die Abtriebswelle des Zwischengetriebes überträgt danach ein Drehmoment auf die Spindelmutter über einen zwischengeschalteten Stirn-Kegel- oder Schneckenradantrieb.

Die im Zusammenhang mit derartigen Schraubgetrieben angewandten vorbekannten Handantriebe arbeiten nach verschiedenen Prinzipien. So sind Schraubgetriebe bekanntgeworden, bei denen der Handantrieb besonders eingekuppelt werden muß, nachdem zuvor im Zwischengetriebe ein Zahnradpaar außer Eingriff gebracht worden ist. Aus Sicherheitsgründen ist es nämlich zulässig, daß das Handrad zum Bedienen des Handantriebes bei Motorbetrieb mitdreht. Eine solche Lösung findet sich in der DT-AS 16 75483. Diese technische Lösung ist verhältnismäßig aufwendig und teuer.

Die DT-PS 5 70 793 offenbart einen Handantrieb, bei dem jegliches Aus- und Einkuppeln von Zahnrädern oder Handrädern überflüssig ist. Bei diesem Prinzip wirkt der Motorantrieb über einen Schneckenantrieb auf die Spindelmutter ein und der Handantrieb ebenfalls über einen Schneckentrieb auf die Gewindespindel. Diese Lösung ist technisch sehr elegant, jedoch ebenfalls sehr aufwendig und teuer. In eben derselben Patentschrift wird daher auch eine vereinfachte Lösung vorgeschlagen, bei der der Handantrieb über eine Handkurbel erfolgt, die bei Motorbetrieb drehsicher mit der Gewindespindel und dem Schraubgetriebe verbunden ist, während die Drehsicherung zum Schraubgetriebe bei Handbetrieb entriegelt ist.