DE2553996C2 - Thermisch betätigter Stellantrieb - Google Patents

Description

Die Erfindung betrifft einen Stellantrieb mit einem elektrisch beheizbaren Dehnstoff-Hubelement, einer Einrichtung zur Umformung der Hubbewegung in eine Drehbewegung, einer Rückstellfeder und einem zweiteiligen Gehäuse.

Es sind thermische Antriebe für den Aufbau auf ein Stellglied bekannt, bei denen in der Längsachse des Hubelementes ein vom Hubelement betätigter, eine Zahnstange aufweisender Schieber und eine dem Hubelement entgegenwirkende Rückstellfeder angeordnet sind. Die Zahnstange steht mit einem Zahnrad im Eingriff, das auf einer Betätigungswelle des Stellgliedes sitzt.

Die Anordnung der Rückstellfeder in der gleichen Achse mit dem Hubelement ergibt eine große Baulänge für den Antrieb. Ein Schutz gegen eine thermische Überlastung ist bei einer solchen Anordnung zufolge der starren Verbindung zwischen dem Hubelement und dem Zahnrad nicht gegeben.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, einen Stellantrieb zu schaffen, der bei kleinem Leistungsbedarf ein großes Schließdrehmoment abgibt, thermisch überlastbar und einfach herstellbar ist und daneben einen kleinen Platzbedarf aufweist.

Diese Aufgabe ist erfindungsgemäß durch die im kennzeichnenden Teil des Anspruches 1 bezeichneten Merkmale gelöst.

Nachfolgend wird ein Ausfuhrungsbeispiel der Erfindung anhand der Zeichnung näher erläutert. Es bedeuten

F i g. 1 eine Ansicht auf einen Stellantrieb, dessen eine Gehäusehälfte abgenommen ist, zum Teil im Schnitt dargestellt,

F i g. 2 eine Ansicht von A in der F1 g. 1 zum Teil ebenfalls geschnitten dargestellt,

F i g. 3 eine Seitenansicht im Schnitt und

Fig!4 eine Verstelleinrichtung aus Richtung Bin der Fig. 1 betrachtet.

In den Figuren sind für die gleichen Teile die gleichen Bezugszeichen verwendet.

Mit 1 und 2 sind zwei Gehäusehälften bezeichnet. In der Fig. 1 ist davon nur die Gehäusehälfte 1 sichtbar. Die Gehäusehälften haben eine quadratische Grundform. Sie umschließen längs der einen Seite ein thermisch betätigtes Hubelement 3. Dieses besteh; aus einem einseitig verschlossenen dünnwandigen Rohr 4, in das ein Metallbalg 5 eintaucht, der an der offenen Seite des Rohres 4 mit diesem dicht verbunden ist. Zwischen dem Rohr 4 und dem Metallbalg 5 befindet sich ein Ausdehnungsmedium, das von einer auf der Außenwand des Rohres 4 angeordneten elektrischen Heizung 6 erwärmt werden kann. Ein Stößel 7 dringt bis auf einen den Metallbalg 5 innen verschließenden Boden 8 in den Metallbalg ein.

Längs der dem Hubelement 3 gegenüberliegenden Seite der Gehäusehälften befindet sich eine Rückstellfeder^

Im Zentrum der Gehäusehälften 1 und 2 weisen diese eine Bohrung 10 auf. Mit dieser zentriert sich einerseits der Stellantrieb auf einem Hals 11 eines Stellgliedes (Fig.3), und andererseits dient die Bohrung 10 zur Aufnahme eines Abdeckknopfes 12, der gleichzeitig auch zur Handverstellung verwendbar ist, wie dies weiter unten beschrieben wird.

Des weiteren ist in den beiden Gehäusehälften 1 und 2 ein in einer Ebene senkrecht zu den Bohrungen 10 schwenkbarer Übertragungshebel 13 mit einem Längsschlitz 14 auf einem in den Gehäusehälften feststehenden Lagerbolzen 15 gelagert.

Am schwenkbaren Ende des Übertragungshebels 13 ist eine bewegliche Lasche 16 vorhanden, die ihrerseits an ihrem freien Ende 17 einen beidseitig vorstehenden Mitnehmerbolzen 18 trägt. Dieser greift auf der Seite des Stellgliedes in eine Bohrung 20 einer auf einer Betätigungswelle 19 des Stellgliedes drehfest sitzenden Scheibe 21 so ein, daß der Übertragungshebel 13 und die Lasche 16 ein Kniehebelsystem bilden, dessen Totpunkt sich in der Nähe der einen Endlage des Stellgliedes befindet. Diese Endlage, vorzugsweise die Schließstellung des Stellgliedes, ist in der F i g. 1 dargestellt. Es ist dort ersichtlich, daß eine Verbindungsgerade 22 zwischen dem Zentrum des Lagerbolzens 15 und dem Befestigungspunkt der Lasche 16 in unmittelbarer Nähe des Zentrums des Mitnehmerbolzens 18 zu liegen kommt, wobei der Totpunkt dann erreicht wäre, wenn die Verbindungsgerade 22 das Zentrum des Mitnehmerbolzens 18 schneiden würde.

Durch die beschriebene Anordnung ergibt sich bei

einem gegebenen Drehmoment am Übertragungshebel 13 eine auf das Stellglied wirkende große Drehkraft-Komponehte.

Der Mitnehmerbolzen 18 dringt ferne r auf der Seite des Abdeckknopfes 12 in einen kreisförmigen Führungsschlitz 23 des Abdeckknopfes 12 ein, wobei die Kreisform des Führungsschlitzes 23 dem möglichen Weg der Bohrung 20 in der Scheibe 21 beim Drehen der Betätigungswelle 19 des Stellgliedes entspricht. Der Führungsschlitz 23 ermöglicht damit ein Verstellen des Stellgliedes über den ganzen Stellbereich bei stillstehendem Abdeckknopf 12. Dieser weist auf seiner in die Bohrung 10 eindringenden Seite über den ganzen Umfang verteilte Längsschlitze 24 auf, durch welche der innere Teil des Abdeckknopfes 12 in einzelne Federlamellen 25 unterteilt ist. Diese greifen mit ihren über den Durchmesser der Bohrung 10 leicht voi .stehenden Enden 26 in eine in der Fig. 1 angedeutete Rasterverzahnung 27 ein, die am Grunde der Bohrung 10 angeordnet ist. Die Rasterverzahnung 27 mit den Federlamellen 25 halten den Abdeckknopf in seiner Lage, ermöglichen aber auch diesen durch Drehen von Hand unter Überwindung der Rasterung und der von der Rückstellfeder 9, wie später beschrieben, erzeugten Kraft zu verstellen. Dies ermöglicht, im Sinne eines Notbetriebes beim Ausfall des Hubelementes 3, das Stellglied in einer gewünschten Stellung offen zu halten. Der Übertragungshebel 13 besteht aus zwei gleichen, in einem Abstand voneinander angeordneten Platten 28 und 29, zwischen denen die Lasche 16 schwenkbar gelagert ist. Zwei zweiarmige, in den beiden Gehäusehälften in einer Ebene parallel zu den Platten 28 und 29 drehbar gelagerte Schwenkhebel 30 und 31 dringen in der Nähe des Lagerbolzens 15 des Übertragungshebels 13 mit je einem ersten Hebelarm 32 bzw. 33 in den Raum zwischen den beiden Platten 28 und 29 ein und greifen dort an je einem, die beiden Platten verbindenden Bolzen 34 bzw. 35 an. Der zweite Hebelarm 36 des Schwenkhebels 30 steht mit dem Hubelement 3 in Wirkverbindung und durchdringt das freie Ende des Stößels 7 in einem Schlitz 37. Der Stößel 7 weist ferner an seinem freien Ende eine bis auf den Grund des Schlitzes 37 reichende zentrale Bohrung 38 auf, deren Durchmesser größer als die Breite des Schlitzes 7 ist und auf deren Grund eine Kugel 39 sitzt, auf welcher der zweite Hebelarm 36 des Schwenkhebels 30 aufliegt.

Ein zweiter Hebelarm 40 des Schwenkhebels 31 steht mit der Rückstellfeder 9 in Wirkverbindung. Letztere ist als Zugfeder ausgebildet und ist mit ihrem einen Ende 41 an den Gehäusehälften 1, 2 befestigt, während deren zweites Ende 42 am zweiten Hebelarm 40 angreift.

Die Rückstellfeder 9 erzeugt über den Schwenkhebel 31 und durch dessen am Bolzen 35 angreifenden ersten Hebelarm 33 ein auf den Übertragungshebel 13 wirkendes dauerndes Drehmoment in der Richtung der einen Endlage des Stellgliedes, vorteilhaft in Richtung des Totpunktes des Kniehebelsystems und im vorliegenden Ausführungsbeispiel in Richtung der Schließstellung.

Ein am Stößel 7 des Hubelementes 3 zufolge Erwärmung durch die elektrische Heizung 6 auftretender Hub bewirkt über den Schwenkhebel 30 und seinen am Bolzen 34 anliegenden ersten Hebelarm 32 ein Drehmoment auf den Übertragungshebel 13, das dem Drehmoment herrührend von der Rückstellfeder 9 entgegengesetzt gerichtet ist. Dadurch besteht zwischen den Schwenkhebeln 30, 31 und dem Übertragungshebel 13 ein dauernder Kraftschluß, der am Übertragungshebel 13 so wirkt, daß dieser mit seinem auf dem Lagerbolzen 15 gelagerten Längsschlitz 14 dauernd in die eine Grenzlage des Längsschlitzes 14 gestoßen wird. Erst beim Erreichen der zweiten Endlage des Stellgliedes, im vorliegenden Ausführungsbeispiel der Offenstellung, wird ein zusätzlicher Überhub des Hubelementes 3 durch eine zusätzliche Bewegung des Übertragungshebels 13 in seinem Längsschlitz 14 entgegen der Kraft der Rückstellfeder 9 aufgenommen und so eine bleibende Deformation im Hubelement verhindert.

Die beiden Gehäusehälften 1 und 2 sind zwei miteinander über vier Niethülsen 43 verbundene gleiche, aus Kunststoff hergestellte Teile. Zwei der Niethülsen 43 sind gleichzeitig als Lagerbolzen 15 für den Übertragungshebel 13 bzw. als Lagerstelle für den Schwenkhebel 30 ausgeführt.

Zwei Bohrungen 44 dienen zusammen mit Schrauben 45 zur Befestigung des Stellantriebes auf dem Stellglied. Beim Zusammenbau von Stellantrieb und Stellglied kommt je nach der gewünschten Drehrichtung die eine oder die andere Gehäusehälfte 1 bzw. 2 auf die Seite des Stellgliedes zu liegen. Beim Montieren wird zuerst der Abdeckknopf 12 in die entsprechende Öffnung 10 so eingesteckt, daß der Mitnehmerbolzen 18 in den Führungsschlitz 23 des Abdeckknopfes zu liegen kommt. Die Lasche 16 ist dann beim Aufstecken des Stellantriebes auf das Stellglied bereits seitlich geführt und es kann die Bohrung 20 in der Scheibe 21 für die Aufnahme des Mitnehmerbolzens 18 leicht gefunden werden. Für die Zuleitung zur elektrischen Heizung 6 dienen zwei zwischen die Gehäusehälften 1 und 2 eingelegte, nur in der F i g. 1 angedeutete Anschlußklemmen 52, die über flexible Drähte mit der Heizung 6 verbunden sind. Eine Abdeckkappe 46 dient als Schutz und zur Halterung eines Anschlußkabels 47.

Zur Eichung und zur Anpassung des thermischen Hubelementes 3 an eine erhöhte Umgebungstemperatur ist eine Eichschraube 48 vorgesehen, die in ein an den beiden Gehäusehälften 1 und 2 direkt angeformtes Gewinde eingreift. Ein nach dem Eichen aufgepreßter Korrekturdeckel 49 ermöglicht eine spätere Nachstellung durch den Kunden in einem durch einen Anschlag (F i g. 4) beschränkten Bereich. Die der Eichschraube in der Längsachse des Hubelementes 3 gegenüberliegende, durch die Verwendung gleicher Gehäusehälften sich ergebende öffnung ist durch einen Deckel 51 verschlossen.

Hierzu 2 Blatt Zeichnungen

Claims (2)

Patentansprüche:

1. Stellantrieb mit einem elektrisch beheizbaren Dehnstoff-Hubelement, einer Einrichtung zur Umformung der Hubbewegung in eine Drehbewegung, einer Rückstellfeder und einem zweiteiligen Gehäuse, dadurch gekennzeichnet, daß ein in den beiden Gehäusehälften (1, 2) schwenkbar mit einem Längsschlitz (14) auf einem feststehenden Lagerbolzen (15) gelagerter, mit dem Hubelement (3) und der Rückstellfeder (9) in Wirkverbindung stehender Übertragungshebel (13) an seinem schwenkbaren Ende durch eine Lasche (16) mit einer Betätigungswelie (19) eines Stellgliedes so zusammenwirkt, daß der Übertragungshebel (13) und die Lasche (16) ein Kniehebelsystem bilden, dessen Totpunkt sich in der Nähe der einen Endlage des Stellgliedes befindet, wobei der Längsschlitz (14) im Übertragungshebel (13) zur Aufnahme eines über die zweite Endlage des Stellgliedes hinausgehenden Überhubes dient.

2. Stellantrieb nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Übertragungshebel (13) aus zwei gleichen Platten (28,29) besteht, zwischen denen die Lasche (16) schwenkbar gelagert ist, daß das freie Ende (17) der Lasche (16) einen beidseitig vorstehenden Mitnehmerbolzen (18) trägt, der in eine Bohrung (20) der auf einer Betätigungswelle (19) des Stellgliedes sitzenden Scheibe {21) eingreift, daß ferner ein erster (30) und ein zweiter (31) zweiarmiger, in den beiden Gehäusehälften (I₁ 2) gelagerter Schwenkhebel mit jeweils einem ersten Hebelarm (32 bzw. 33) in dem Raum zwischen die beiden Platten (28, 29) des Übertragungshebels (13) an je einem, beide Platten (28, 29) verbindenden Bolzen (34 bzw. 35) des Übertragungshebels (13) angreift, während der zweite Hebelarm (36) des ersten Schwenkhebels (30) mit dem Hubelement (3) und der zweite Hebelarm (40) des zweiten Schwenkhebels (31) mit der Rückstellfeder (9) so in Wirkverbindung stehen, daß zwischen den Schwenkhebeln (30,31) und dem Übertragungshebel (13) ein ständiger Kraftschluß vorhanden ist.

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