DE2629112B2

DE2629112B2 - Schutzmechanismus zur verhinderung der uebertragung eines unzulaessigen drehmomentes, insbesondere ventil-schutzmechanismus fuer ventile

Info

Publication number: DE2629112B2
Application number: DE19762629112
Authority: DE
Inventors: John Zouzoulas
Original assignee: Philadelphia Gear Corp
Current assignee: Limitorque LLC
Priority date: 1976-01-23
Filing date: 1976-06-29
Publication date: 1977-11-17
Also published as: JPS5290813A; US4063707A; NL7606489A; NL160067B; DE2629112A1; JPS5634740B2; CA1041070A; DE2629112C3; NL160067C; BE845125A; GB1505973A

Description

Die Erfindung betrifft einen Schutzmechanismus zur Verhinderung der Übertragung eines unzulässigen Drehmomentes, insbesondere Ventil-Schutzmechanismus für Ventile, mit rotierender Antriebshülse, die mit einer Abtriebswelle über ein Schraubgewinde in Eingriff steht, und mit einer gegenüber der Abtriebswelle axial gegen den Druck einer Federanordnung verschiebbaren Drehmomenthülse.

Es ist bekannt, Drehmoment-Abtastvorrichtungen vorzusehen, die abtasten, ob eine bewegliche Einrichtung ihre Schließlage erreicht hat. Durch das DT-Gbm 19 38 951 ist ein Drehmomentbegrenzer bekannt geworden, der besonders für Schneckenantriebe geeignet ist. Dazu treibt eine Schnecke ein Schneckenrad an, wobei je nach dem auftretenden Drehmomentwiderstand, den das Schneckenrad bietet, die Schnecke in axialer Richtung um ein geringes Maß verschoben wird. Dadurch werden Federn zusammengedrückt, die zur Vernichtung der zu hohen Energie dienen. Die Schnecke ist hier eine sogenannte Fallschnecke, welche zur Beendigung des Antriebs für die Hubbewegung von Schlitten, Werkzeugträgern u. dgl. Verwendung findet. Jedoch sind mit dieser Fallschnecke keine Vorrichtungen in drehmomentbegrenzender Hinsicht zu steuern, bei denen ein drehbarer, sich anhebender und absenkender Schacht vorhanden ist. Darüber hinaus besitzt die Entgegenhaltung Rutschkupplungen, deren Einstellung auf ein bestimmtes Drehmoment überaus diffizil ist; des weiteren bleibt das Grenz-Drehmoment einer derartigen Rutschkupplung über längere Zeit hin nicht konstant.

Durch die US-PS 19 96 312 ist ein Schutzmechanismus zur Verhinderung der Übertragung eines unzulässigen Drehmomentes bekannt geworden, bei dem über Treibriemen eine Antriebshülse angetrieben wird, die mit einer Drehmomenthülse in fester Verbindung steht. Die Drehmomenthülse weist ein Schraubgewinde auf und steht mit diesem in Eingriff mit einer Abtriebshülse, die mit einer Abtriebswelle fest verbunden ist. Bei Auftreten eines unzulässigen Drehmomentes verschieben sich die Drehmomenthülse und die Abtriebshülse relativ zueinander aufgrund des Schraubgewinde», wobei die auftretende Energie von einer zwischen der Drehmomenthülse und der Abtriebshülse angeordneten Druckfeder aufgenommen wird. Mit dieser Anordnung ist es ebenfalls nicht möglich, einen sich drehenden, anhebenden oder absenkenden Schaft vor zu hohem Drehmoment zu bewahren. Denn der bekannte Schutzmechanismus eignet sich nur für axial unverschieblich angeordnete Abu iebswellen.

Der Erfindung liegt deshalb die Aufgabe zugrunde, einen Schutzmechanismus der eingangs genannten Gattung zu schaffen, mittels dem eine weitere Ausübung einer Schließkraft auf einen Sitz, insbesondere auf einen Ventilsitz, infolge eines Weiterlaufens des Motors verhindert wird, wobei das Schließelement sich voll an den Sitz angelegt haben soll.

Die Lösung der Aufgabe besteht darin, daß erfindungsgemäß die Abtriebswelle axial verschieblich angeordnet ist und daß die Antriebshülse und die Drehmomenthülse eine ineinander eingreifende Sternverzahnung aufweisen, um eine Axialverschiebung der Drehmomenthülse gegenüber der ortsfest gelagerten Antriebshülse bei Auftreten des unzulässigen Drehmomentes zu ermöglichen.

Der erfindungsgemäße Schutzmechanismus besitzt gegenüber dem Stand der Technik den hervorstechenden Vorteil, daß mit diesem eine weitere Ausübung einer Schließkraft eines Schließelementes auf einen Sitz infolge eines Weiterlaufens des Motors, nachdem das Schließelement sich voll an dem Sitz angelegt hat, sicher verhindert wird. Bei Auftreten eines Drehmomentes nach Aufsitzen des Schließelementes auf seinen Sitz werden die dadurch auftretenden Kräfte durch Federn aufgefangen, ohne daß es zu einer weiteren Verdrehung des Schließelementes und somit zu einer Beschädigung desselben oder des Sitzes kommen kann. In vorteilhafter Weise ist der erfindungsgemäße Schutzmechanismus insbesondere zum Einbau bei Ventilen geeignet, bei denen eine Abtriebswelle, die Ventilspindel, abgesenkt oder gehoben wird.

Die Erfindung ist in der nachfolgenden Beschreibung anhand eines in der Zeichnung dargestellten Ausführungsbeispiels näher erläutert.

Fig. 1 ist ein Längsschnitt durch den Schutzmechanismus nach der Erfindung in Verbindung mit einem typischen Ventil.

F i g. 2 ist ein vergrößerter Schnitt der Schutzeinrichtung, die in F i g. 1 gezeigt ist.

Fig.3 ist eine teilweise geschnittene Seitenansicht eines Teils des Mechanismus nach Fig. 2; sie zeigt die Relativlagen der Teile, nachdem das Ventil geschlossen hat und die kinetische Trägheitsenergie des nachlaufenden Antriebsmotors absorbiert worden ist.

Fig.4 ist ein Schnitt entlang der in Fig. 2 eingetragenen Linie 4-4.

In Fig. 1 ist ein Ventil, das insgesamt mit V bezeichnet ist, dargestellt, welches eine mit Innengewinde versehene Ventilmutter 15 aufweist, die mit ihrem Außengewinde in das Joch des Ventils von oben eingeschraubt ist. Eine Packung 14, die unterhalb einer Mutter 15/4 angeordnet ist, dient zur mechanischen Abdichtung. Durch die Mutter 15 ist ein mit Außengewinde versehener Ventilschaft 30 eingeschraubt, mit dessen unterem Ende ein Ventilschließelement 12 verbunden ist. Das Schließelement 12 ist in Fig. 1 in Schließlage gegenüber dem Ventilsitz 10 dargestellt.

Auf dem Joch des Ventils V ist ein Gehäuse H gelagert, das, zusätzlich zu den Veniilschafi-Aniriebsteilen, den Überlastungsschutzmechanismus enthält.

Wie in F i g. 1 gezeigt, treibt eine Schnecke 20 ein Schneckenrad 21 an, das eine Antriebshülse 22 in Drehung versetzt, welche, wie dargestellt, in Druckla-

, -ο. gelagert ist. Der untere Endabsehnitt der

gern²⁸""⁰, ρ 22 ist bei 23 mit einer lnnen-Sternkeilver-_Antriebshuise ^ _{nimmt ejne mjl ejner emspre}.

zaii.iung vers _Siernkei|_verza|_inung versehene Hülse ^Chendf^ewiedies auch aus den F i g. 2 und 3 erkennbar ,st. 24auf,w^|eü' _eri_auben eine Relativ-Axial-Bewe-

_Die Sternkeile _{Anlriebshülse 22 und} der Drehmo-

guug ^Z*^ISC 24 Die Drehmomenthülse 24 ist mit menthulse f/ _{ehen un}d _steht in Eingriff mit einrr wnuc _h Atibsmutter 25 Wie

Innengewinde _versehenen Antriebsmutter 25. Wie io außen mit oew ^ ^^ .^ ^ _{uniere Abschniu der}

^{die F1}k .tter 25 mit einer quadratischen Öffnung 26 _Antriebsrnui _Venti,_{schaft 30 ist mil} einem ebenfalls versehen, unu ^^ _Endabschniit 31 versehen, der in Aufnahmeöffnung 26 der Mutter 25

·■- _Aliadratische obere Endabschniit 31 des Ventil_h ^DH_S-.O h eine mit Innengewinde versehene mutige schafts JU na ^ _{Aüßengewinde} versehene

Bohrung, weit ^^ Schaftverlängerungsieiis 40 20 ^un!^ere Eine Stellschraube 32 verhindert eine « Tehung des Schaft-Verlängerungsteils 40 gegen-

jm Schaftende 31 in Lösungsnchtung. ^ÄSfÄerlangerungsteil 40 wirkt als Lagerung

H Führung für eine Gruppe von vorgespannten 25 ^Unw Sn 50 die zwischen einer unteren Druckschei-Tellerfedern 50 <ate _Druckscheibe 54 liegen. Die

^{be 53} "rSSeSe S wird von einem Ringflansch 43 ""Χ Scha t Verlängerung 40 getragen Die obere η ,^scheibe 54 ist mittels einer Vernegelungsmuuer 30 Druckscheibe Außengewinde versehene

Fnd% S-'Verlängerung 40 aufgeschraubt ist. c _nP Stellschraube 52 verhindert eine Verdrehung der

Eine Meiiscm au ^ gegenüber dem mit Gewinde

12 der Schaft-Verlängerung 35

das Schneckenrad 21 (Fig. 1) durch

KSiS

EBBSSSsi

^ IÄmenthülse 24 und der Antriebs ΗΓ Die Antriebshülse 22 verdreht sich und 45 auch die Drehmomenthülse 24, die Antnebsauch ^e _{dje Schaftverlängerun}g

^ckschetben 53 und 54, die Tel.erfedern 50 und ? lift StL, daß bei Drehantrieb des so menthulse 24 ebenfalls ein Zug nach unten erzeugt wird. Da die Aniriebshülse 24 mil veri.kalen Sternkeilen versehen ist, um die Antriebshülse 22 anzutreiben, gleitet die Drehmomenthülse 24 auf den Sternkeilen 23 nach unten. Diese Wirkung setzt sich fort, bis das Ventilschließelement 12 auf dom Ventilsitz 10 zum Aufsitzen gekommen ist.

Wenn der (nicht dargestellte) Ürehmoment-Abtastmechanismus feststellt, daß das Ventilschließelement 12 auf dem Ventilsitz 10 zum Sitzen gekommen ist, wird ein elektrischer Schalter betätigt, um die Stromzufuhr zum Antriebsmotor abzuschalten, jedoch bewirkt, wie bereit;; weiter oben beschrieben, die kinetische Energie der Trägheitskräfte des Antriebsmotors, daß dieser weiterläuft- und wenn er nicht daran gehindert wird weiterzulaufen, so bewirkt der weiterlaufende Motor einen weiteren Drehantrieb des Ventilschalls 30 in der feststehenden Mutter 15 und somit eine weitere Bewegung des Ventilschafts 30 nach unter., wodurch aul das Ventil eine nach unten gerichtete Kraft ausgeübt wird nachdem dieses aber bereits vollständig geschlossen ist. Die Reaktionskraft des nun vollständig geschlossenen Ventils wird in Richtung nach oben aul den Ventilschaft 30 ausgeübt und bewirkt einen beträchtlichen Widerstand gegenüber weiterer Verdrehung des Ventilschafts. Infolgedessen beenden der Ventilschaft 30 und seine Antriebsmutter 25 die Drehbewegung oder beenden sie fast völlig. Dasichnun aber das Schneckenrad 21. die Antriebshülse,2 undUhe Drehmomenthülse 24 weiter verdrehen fmdet eine relative Winkelbewegung zwischen der Drehmomenj. hülse 24 und der Antriebsmutter 25 statt. P**J^l™ F i ε 3 dargestellt. Die Gewindegänge der sich verdre An Hif.se 24 werden nun auf den Gewindegangen der sich nicht (oder nur sehr langsam) verdrehenden Antriebsmutter 25 nach oben gedruckt. Dies ist durch die Pfeile a in F i g. 3 angedeutet. (Es wird angenommen, dß s ch d!e Drehmomenthu.se 24 in Uhrzeigernchtung verdreht, in der Blickrichtung nach unten von der , Oberseite der gesamten Vorrichtung) Als Erg«*™ bewegt sich also die Drehmomenthulse 24 auf den vertikalen Sternkeilen 23 nach oben. Das ist durch die P Se 6 in Fig. 3 gezeigt. Die Aufwärtsbewegung der Hülse 24 übt einen nach oben gerichteten Druck aul untere Druckscheibe 53 aus, wodurch s>ch die Tellerfedern 50 gegenüber der oberen zusammendrücken. Diese Wirkung setzt

s-

^V<SfÄenommen werden, daß das Schneckenrad

im die Antriebseinrichtung in entg«ger.geseuter Richtung

mumm

Tellerfedern 50 ausgeübt wird. Während dieses Vorgangs verdreht sich die Antriebsmutter 25 nicht, und die Drehmomenthülse 24 bewegt sich auf den vertikalen Sternkeilen 23 nach unten, bis die Drehmomenthülse 24 an dem Flansch 27 der Antriebsmutter 25 zur Anlage kommt. Zu diesem Zeitpunkt haben sich die Tellerfedern 50 bis zu ihrem normalen, vorgespannten Zustand ausgedehnt. Eine weitere Verdrehung der Drehmomenthülse 24 entgegen der Uhrzeigerrichtung bewirkt eine Verdrehung der Mutter 25 in derselben, entgegen der Uhrzeigerrichtung verlaufenden Drehrichtung und auch um das gleiche Maß. Bei Verdrehung der Antriebsmutter 25 wird der Ventilschaft 30 in einer solchen Richtung verdreht, daß der Ventilschaft 30 sich in der Ventilmutter 15 anhebt und somit das Ventil öffnet.

Der Überlastungsschutz-Mechanismus ist beschrieben und dargestellt worden in Anwendung auf kraftangetriebene Ventilschäfte, hat aber eine breitere Anwendbarkeit. Der Mechanismus kann immer dann angewandt werden, wenn ein Drehmoment auf das Außengewinde einer Welle ausgeübt wird oder auf eine andere Form von schrägverlaufenden Anlageflächen auf diesem Schaft, um eine Winkel- und/oder -axialbewegung der Welle oder des Schafts zu bewirken, immer dann, wenn es wünschenswert ist, einen Schutz zu gewährleisten gegenüber der Ausübung von Druckkräften oder Drehmomentkräften durch die Welle, welche eine vorbestimmte Stärke überschreiten.

Hierzu 2 Blatt Zeichnungen

Claims

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Patentanspruch:

Schutzmechanismus zur Verhinderung der I '"ertragung eines unzulässigen Drehmomentes,. ι-sondere Ventil-Schutzmechanismus, für Veni mit rotierender Antriebshülse, die mit einer Abiriebswelle über ein Schraubgewinde in Eingriff steht, und mit einer gegenüber der Abtriebswelle axial gegen den Druck einer Federanordnung verschiebbarer. Drehmomenthülse, dadurch gekennzeichnet, daß die Abtriebswelle (25, 30, 40) axial verschieblich angeordnet ist und daß die Antriebshülse (22) und die Drehmomenthülse (24) eine ineinander eingreifende Sternverzahnung (23) aufweisen, um eine Axialverschiebung der Drehmomenthülse (24) gegenüber der ortsfest gelagerten Antriebshülse (22) bei Auftreten des unzulässigen Drehmoments zu ermöglichen.

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