DE2717467B2

DE2717467B2 - Mit beheizbarem Dehnstoff betriebener Stellmotor

Info

Publication number: DE2717467B2
Application number: DE2717467A
Authority: DE
Inventors: Jens Nicolai Soenderborg Andresen (Daenemark)
Original assignee: Danfoss AS
Current assignee: Danfoss AS
Priority date: 1977-04-20
Filing date: 1977-04-20
Publication date: 1980-01-24
Also published as: DE2717467A1; US4209989A; FR2388146A1; DE2717467C3; GB1603328A; FR2388146B1; JPS53132676A; DK146423C; JPS5653642B2; DK146423B; DK167878A

Description

Die Erfindung betrifft einen mit beheizbarem Dehnstoff betriebenen Stellmotor mit einem ersten Motorteil, der im wesentlichen ortsfest angeordnet ist, und einem zweiten Motorteil, der bei Beheizung des Dehnstoffes in axialer Richtung relativ zum ersten Motorteil gegen die Kraft einer als Schraubenfeder ausgebildeten Rückstellfeder bewegbar ist und ein Ausgangsglied antreibt, und mit einer Endlagen-Schaltvorrichtung, die für die äußere Endlage eine im Kraftübertragungsweg des Motors angeordnete und bei einer durch zugehörige Anschläge vorgegebenen Vorspannung stärker als die Rückstellfeder ausgelegte Überdruckfeder sowie einen bei Überschreiten dieser Vorspannung öffnenden Überdruckschalter und für die innere Endlage eine im Kraftübertragungsweg des Motors angeordnete und bei eine^r durch zugehörige Anschläge vorgegebenen Vorspannung schwächer als die Rückstellfeder ausgelegte Unterdruckfeder sowie einen bei Unterschreiten dieser Vorspannung schließenden Unterdruckschalter aufweist.

Bei einem bekannten Stellmotor dieser Art (DE-OS 17 51 187) ist ein gehäusefester Zylinder mit einem vom Dehnstoff bewegbaren Kolben vorgesehen, der aus drei hintereinnnder geschalteten Teilen besteht Zwischen dem in den Zylinder greifenden ersten Kolbe_:teil und dem zweiten Kolbentei! ist die Unterdruckfeder angeordnet, zwischen dem zweiten und dem dritten

ίο Kolbenteil befindet sich die Überdruckfeder und am dritten Kolbenteil greift die Rückstellfeder an. Zur Verstellung des Kolbens ist eine Schaltvorrichtung vorgesehen, welche eine Heizvorrichtung im Dehnstoff mit Strom versorgt. Der Überdruckschalter liegt mit dieser Schaltvorrichtung in Reihe, der Unterdruckschalter ist ihr parallel geschaltet. Das hat zur Folg«*, daß das Ausgangsglied, wenn es bei der Auswärtsbewegung oder bei der Einwärtsbewegung gegen einen Anschlag stößt, durch intermittierendes Beheizen in dieser durch den Anschlag vorgegebenen Endlage gehalten wird. Bei dieser Konstruktion ist wegen der axialen Hintereinanderschaltung des Stellmotors und dreier Schraubenfedern eine erhebliche axiale Länge erforderlich. Darüber hinaus ergibt sich ein kompliziert aufgebauter Kolben mit verhältnismäßig großer Masse. Überdruckschalter und Unterdruckschalter müssen den Kolbenhub mitmachen; die erforderlichen beweglichen Leitungen haben daher eine begrenzte Lebensdauer.

Es ist ferner ein Stellmotor bekannt (GB-PS 3 97 239),

JO bei dem eine Überdruck-Schraubenfeder in axialer Verlängerung des ersten Motorteils zwischen diesem und einer ortsfesten Abstützung angeordnet ist und auf der gleichen Seite des ersten Motorteils sich auch der zugehörige Überdruckschalter befindet. Die Bauhöhen-Verkürzung resultiert allein aus dem Fehlen einer Unterdruckfeder mit zugehörigem Unterdruckschalter. Bei mit beheizbarem Dehnstuff betriebenen Stellmotoren, die ohne Überdruckschalter und ohne Unterdruckschalter arbeiten, ist es auch schon bekannt (DE-Gbm 72 33 794, DE-OS 20 39 984) die schraubenförmige Rückstellfeder so anzuordnen, daß sie clic Motorteile über einen wesentlichen Teil ihrer Länge umgibt.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, einen Stellmotor der eingangs beschriebenen Art so weiterzubilden, daß eine kürzere Einbaulänge erreicht wird.

Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß dadurch gelöst. daß die Überdruckfeder und die Unterdruckfeder als sich senkrecht zur Achse der beiden Motorteile erstreckende Plattenfedern ausgebildet und in axialer Verlängerung des ersten Motorteils parallel zueinander zwischen diesem und einer ortsfesten Abstützung für die Überdruckfeder angeordnet sind und daß die Rückstellfeder die Motorteile über einen wesentlichen Teil ihrer Länge umgibt.

Bei dieser Anordnung ergibt sich die gewünschte axiale Verkürzung dadurch, daO die Überdruckfeder und die Unterdruckfeder jeweils als Plattenfeder ausgebildet ist und die Rückstellfeder die Molorteile

so axial überlappt. Letzteres ist möglich, weil wegen der Anordnung der Überdruckfodcr und der Untcrdrutkfcder in Verlängerung des ersten Motorteils auch der zugehörige Überdruckschalter und der Unterdruckschalter nicht mehr neben den Motorteüen angeordnet sein muß. Die Endlagen-Schaltvorrichtung ist leicht zugänglich. Die Zuleitungen zu den Schaltern sind praktisch fest verlegt.
Bei einer bevorzugten Ausführungsform ist dafür

gesorgt, daß an beiden Plattenfedern quer zur Verbindungslinie ihrer Abstützstellen verlaufende, mit ortsfesten Anschlägen zusammenwirkende, biegesteife Balken anliegen und daß die Unterdruck-Plattenfeder am Balken der Übcrdruck-Plattenfeder abgestützt ist. Die Balken vermögen die auftretenden Kräfte gut auf die Plattenfedern zu übertragen, obwohl nur eine geringe Bauhöhe benötigt wird. Die beiden Balken kreuzen sich hierbei, so daß auch die zweckmäßigerweise an ihren Enden angreifenden Anschläge bequem an einer gemeinsamen Grundplatte angebracht werden können.

In weiterer Ausgestaltung können die ortsfesten Anschläge die festen Kontakte und die biegesteifen Balken das bewegliche Kontaktglied des Überdruck- bzw. Unterdruckschalter bilden. Dies ergibt nicht nur eine einfache, platzsparende Konstruktion, sondern es ist auch möglich, die von den festen Kontakten ausgehenden Leitungen vollständig ortsfest zu verlegen. Damit die Anschläge und die Balken sovohl eine ausreichende Festigkeit haben als auch einen geringen Kontaktwiderstand ergeben, können sie aus vernickeltem Stahl bestehen.

Die Erfindung wird nachstehend anhand eines in der Zeichnung dargestellten Ausführungsbeispiels näher erläutert. Es zeigt

Fig. 1 einen Längsschnitt durch einen erfindungsgemäßen Stellmotor,

F i g. 2 schematisch ein Schaltbild,

Fig. 3 eine Draufsicht auf die Endlagen-Schaltvor- ;o richtung, die gegenüber Fi g. I um 45° gedrehl ist,

Fig. 4 einen Schnitt durch die Endlagen-Schaltvorrichtung gemäß der Linie A-A in F i g. 3 und

Fig. 5 einen Schnitt durch die Endlagen-Schaltvorrichtung längs der Linie B-B in F i g. 3. )5

Ein Gehäuse besteht aus einem Unierteil 1 und einem mit Schrauben 2 daran befestigten Oberteil 3. Das Unterteil be-it/t eine abnehmbare Seitenwand 4. die als elektrische Anschlußplatte ausgebildet und mit einer Durchführung 5 versehen ist. Im Unierteil 1 ist ein als Welle ausgebildetes Ausgangsglied 6 gelagert, das zum Anschluß eines Stellgliedes, z. B. einer Drosselklappe in einem Luftzufuhrkanal, dient.

Ein Ste'lmotor 7 weist als erste" Moiorteil 8 einen Kolben und als zweiten Motorteil 9 einen Zylinder auf. ή Dieser Zylinder ist mit einem Deckel 10 verschlossen, welcher eine Dichtung 11 festhält. Der Innenraum 12 ist mit Dehnstoff gefüllt, welcher mit einem elektrischen Heizwiderstand 13 beheizt werden k;inn. Er wird über zwei Anschlüsse 14 und 15 mit Sjrom versorgt. μ

Eine Fnssung 16 nimmt den zweiten Motorteil kraftschlüssig auf. Er besitzt einen Fortsatz 17, an welchem zwei Koppelglieder 18 und 19 eines Kreu/Ienkers 20 angelenkt sind, deren anderes Ende am Ausgangsglied 6 angelenkt ist. Das obere Ende der π Fassung 16 erstreckt sich durch Aussparungen in einer Federstüt/platte 21 und ist dort mitteis Stiften 22 gesichert. An dieser Federstüt/platte greift eine Rückstellfeder 23 an, deren unteres Ende sich auf einer Widerlagerfläche 24 am Gehäuseunterteil abstützt.

Oberhalb des Stellmotors 7 befindet sich eine Endlagen-Schaltvorrichtung 25, die mit Hilfe einer Grundplatte 26 zu einer Montageeinheit zusammengefügt ist. Die Grundplatte ist mittels Stützen 27 in einer vorgegebenen Höherlpge gehalten. In die Stützen μ greifen von oben zwei Schrauben 28, die durch an gegenüberliegenden Ecken angeordnete Löcher 29 der Grundplatte 26 greifen. ">'e unteren Enden der Stützen 27 können auf beliebige Art am Gehäuseunterteil 1 befestigt sein. Auf diesen Stützen ist die Federstützplatte 21 geführt.

In zwei Gewindelöcher 30. die an den beiden verbleibenden Ecken der Grundplatte 26 angeordnet sind, sind zwei Schrauben 31 eingeschraubt, deren Kopf 32 als Widerlager für eine als gewölbte Platte ausgebiidete Oberdruckfeder 33 dient. Die beiden Schrarben 31 sind durch einen Spannbügel 34 miteinander verbunden. Die Überdruckfeder 33 drückt einen biegesteifen Balken 35 gegen zwei Kontakte 36 und 37 aus vernickeltem Stahl, die, mittels einer Glasdurchführung 38 isoliert, in der Platte 26 gehäusefest gehalten sind. Diese Kontakte 36 und 37 dienen gleichzeitig als Endanschläge, welche die Vorspannung der Überdruckfeder 33 festlegen. Die Vorspannung ist so gewählt, daß sie größer ist als es dem Druck der Rückstellfeder 23 entspricht. Der Balken 35 und die Kontakte 36 und 37 bilden einen ÜU-rdruckschalter 39. Zum Zweck der Isolierung ist zwischen den Baiken 35 und die Überdruckfeder 33 eine Isolierschicht 40, z. B. aus Glimmer, gelegt.

Am Balken 35 stützt sich eine Unterdruckfeder 41 ab, die ebenfalls die Form einer gewölbten Plattenfeder hat. Sie wirkt unter Zwischenlage einer Isolierschicht 42, z. B. aus Glimmer, auf einen biegesteifen Balken 43, der sich gegen Kontakte 44 und 45 anlegt, welche ebenfalls mittels einer Glasdurchführung 46 gehäusefest in der Grundplatte 26 gehalten sind. Diese Teile bilden einen Unterdruckschalter 47. Auf den Balken 43 wirkt ein Druckschuh 48, in dessen untere Aussparung 49 der zweite Motorteil 8 greift. Die Unterdruckfeder 41 ist so bemessen, daß sie unter dem Einfluß der Rückstellfeder 23 normalerweise gegen den als Endanschlag wirkenden oberen Balken 35 gedrückt wird, also die veranschaulichte Stellung nur einnimmt, wenn die Kraft der Rückstellfeder 23 aufgehoben ist.

Als Beispiel sei angegeben, daß die Rückholfeder 23 in Her veranschaulichten oberen Endlage eine Kraft von etwa 80 kp erzeugt und in der unteren Endlage etwa 100 kp. Die Unterdruckfeder spricht bei Überschreiten einer Kraft von 20 kp an. die Überdruckf.-der beim Überschreiten einer Kraft von 1 50 kp.

In Fig. 2 ist das Schaltbild für den Heizwiderstand 13 veranschaulicht. Von einem Wechselspannungsnetz gelangt Strom über eine Schaltvorrichtung 50 und den Überdruckschalter 39 zum Heizwiderstand 13. Infolgedessen wird der Dehnstoff beheizt. Er dehnt sich aus. Der /weite Gehäuseteil 9 wird nach unten verschoben. Wenn eine äußere Endlage erreicht ist, z. B. dur^h Aufsitzen eines Ventils auf seinem Sitz oder durch / nla^fc des Koppelgliedes 18 an einem Ansehlag 51, steigt die Kraft, mit der sich der erste Motorteil 8 an den Widerlagerschrauben 31 abstützt, an. Wenn die Vorspannung überschritten wird, öffnet sich der Überdruckschalter 39, der Dehnstoff kühlt ab und der zweite Motorteil 9 wird wieder zurückgezogen, bis sich der Überdruckschalter 39 schließt. Infolgedessen ergibt sich eine intermittierende Beheizung, welche den Stellmotor in der äußeren Endlage halt, ohne daß übermäßige Kräfte auftreten.

Wenn die Schaltvorrichtung 50 keinen Strom hindurchläßt, kühlt der Dehnstoff ab, bis der zweite Motorteil 9 die innere Endlage erreicht, die beispielsweise durch Anlage des Koppelgliedes 19 an einem Anschlag 52 bestimmt ist. Hierdurch wird die Rückstellfeder ?? unwirksam. Der Unterdruckschalter 47 schließt sich Es erfolgt eine Beheizung, die den zweiten

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Moiorieil 9 wieder auswärts schiebt, die der Unter- (ichiiuscicil 3 abgenommen zu werden. Daraufhin kann

druckschalter 47 wieder öffnet. Infolgedessen erfolgt durch Lösen der Schrauben 28 die EndlagenSchaltvor-

eine intermittierende Beheizung, durch die der Stcllmo· richtung 25 als (ian/cs abgenommen und repariert oder

tor in der inneren Endlage gehalten wird. ausgetauscht werden.

Zu Reparaturzwecken braucht lediglich der obere >

Hierzu 2 Blatt Zeichnungen

Claims

Patentansprüche:

1. Mit beheizbarem Dehnstoff betriebener Stellmotor mit einem ersten Motorteil, der im wesentlichen ortsfest angeordnet ist, und einem zweiten Motorteil, der bei Beheizung des Dehnstoffes in axialer Richtung relativ zum ersten Motorteil gegen die Kraft einer als Schraubenfeder ausgebildeten Rückstellfeder bewegbar ist und ein Ausgangsglied antreibt, und mit einer Endlagen-Schaltvorrichtung, die für die äußere Endlage eine im Kraftübertragungsweg des Motors angeordnete und bei einer durch zugehörige Anschläge vorgegebenen Vorspannung stärker als die Rückstellfeder ausgelegte Überdruckfeder sowie einen bei Überschreiten dieser Vorspannung öffnenden Überdruckschalter und für die innere Endlage eine im Kraftübertragungsweg des Motors angeordnete und bei einer durch zugehörige Anschläge vorgegebenen Vorspannung schwächer als die Rückstellfeder ausgelegte Unterdruckfeder sowie einen bei Unterschreilen dieser Vorspannung schließenden Unterdruckschalter aufweist, dadurch gekennzeichnet, daß die Überdruckfeder (33) und die Unterdruckfeder (41) als sich senkrecht zur Achse der beiden Motorteile (8, 9} erstreckende Plattenfedern ausgebildet und in axialer Verlängerung des ersten Motorteils (8) parallel zueinander zwischen diesem und einer ortsfesten Abstützung (32) für die ÜberdruckfcJer angeordnet sind und daß die Rückstellfeder (23) dh Motc teile (8, 9) über einen wesentlichen Teil ihrer '.änge umgibt.

2. Stellmotor nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß an beiden Plattenfedern (33, 41) quer zur Verbindungslinie ihrer Abstützstellen verlaufende, mit ortsfesten Anschlägen (36, 37, 44, 45) zusammenwirkende, biegesteife Balken (35, 43) anliegen und daß die Unterdruck-Plattenfeder (41) am Balken (35) der Übeidruck-Plattenfeder (33) abgestützt ist.

3. Stellmotor nach Anspruch 2, dadurch gekeni> zeichnet, daß die ortsfesten Anschläge (36,37,44,45) die festen Kontakte und die biegesteifen Balken (35, 43) das bewegliche Kontaktglied des Überdruck-Schalters bzw. des Unterdruckschalters (39, 47) bilden.