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Elektrisch gesteuerter Antrieb, insbesondere für
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den beweglichen Teil eines Ventiles Die Erfindung bezieht sich auf
ein Antriebsgerät mit den Merkmalen des Oberbegriffes des Anspruches 1.
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Für die hier im Vordergrund stehende elektromotorisch angetriebene
Ventilverstellung kommt es darauf an, die Stellung der Abtriebswelle des Antriebs
und damit die Stellung des beweglichen Ventilkörpers möglichst genau zu erfassen;
der Antrieb bedarf also einer entsprechenden Steuerung.
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Zur Bustimmung der Verdrehstellung der Abtriebswelle wurden bisher
Mikroschalter eingesetzt. Ein Mikroschalter weist einen Kontaktteil auf, der schnappend
zwischen zwei Kontaktstellen hin- und herbewegbar ist, was einer entsprechenden
Umschaltung des Schalters entspricht. Die Betätigung des Kontaktteiles erfolgt über
ein Element, das an einem mit der Abtriebswelle umlaufenden Nocken mechanisch angreift.
Mikroschalter weisen einige Nachteile auf: Aufgrund von Fertigungsungenauigkeiten
und Halterungen ist der Punkt, an welchem die selbsttätig ablaufende Phase des Umschnappens
in die jeweils andere Schaltstellung im Zuge der Betätigung des Kontaktteiles beginnt,
nicht konstant. Dadurch muß jedes Relais einzeln an die mechanische Betdtigung durch
den Nocken der Abtriebswelle angepaßt eingebaut bzw. entsprechend justierbar sein.
Hinzu komme die Beeinträchtigungen durch die Verlagerung bzw. Vibration der
Abtriebswelle,
die über eine Verstellung des Arbeitspunktes hinaus häufig zu Beschädigungen führt,
insbesondere dann, wenn der Nocken in entgegengesetzter Richtung zu der beabsichtigten
Drehrichtung umläuft.
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Neben der Verschiebung des Arbeitspunktes während des Betriebes ist
der Mikroschalter für häufigen Betrieb ungeeignet, weil er eine zu kurze Leb6nsdauer
aufweist. Aufgrund der verhältnismäßig großen Abmessungen und des damit erforderlichen
relativ großen Raumbedarfes ist der Einbau oft problematisch.
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Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, ein Antriebsgerät der eingangs
genannten Art zu schaffen, dessen Verdrehstellungs ermittlung weniger aufwendig
hinsichtlich Einstellung, Raumbsdarf und Wartung ist, sowie eine lange Lebensdauer
aufweist.
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Die Aufgabe wird erfindungsgemäß durch den Gegenstand des Anspruches
1 gelöst.
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Erfindungsgemäß geschieht die Ermittlung der Verdrehstellung der Abtriebswelle
derart, daß auf jede mechanische Verbindung zwischen der Abtriebswelle und einer
entsprechenden, die Verdrehstellung der Abtriebswelle feststellenden Detektoreinrichtung,
bzw. deren ortsfesten Teil verzichtet wird. Durch das Fehlen dieses mechanischen
Angriffss sind die ortsfest gehaltenen Sensoren der Detektoreinrichtung keiner Verlagerung,
Verschiebung oder sonstiger Beaufschlagung durch Vibrationen der Arbeitswelle ausgesetzt,
so daß von daher auch keine Vsränderung des Arbeitspunktes einsetzen kann. Die Detektorßinrichtung
arbeitet auch frei von der jeweils gewählten Rotations richtung der Abtriebswelle.
Schließlich lassen sich die einzelnen Elemente der Detektoreinrichtung derart auslegen,
daß eine außerordentlich lange, fast unbegrenzte Lebensdauer erzielt wird. Dis Teile
der Detektoreinrichtung sind klein und durch de
fehlenden mechanischen
Angriff von Wärmeschwankungen der Abtriebswelle entsprechend gut isoliert, weshalb
auch bei relativ wärmeabhängigem Arbeitspunkt der Sensoren dessen Wandern zumindest
reduziert werden kann. Der geringe Raumbedarf führt zu einer bequemen Installation
und gegebenenfalls einem problemlosen Austausch.
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In bevorzugter Ausführung läßt sich der ortsfeste Teil der Detektoreinrichtung
auf einer Bodenplatte einer Motorstromversorgvngs-Steuerschaltung montieren, welche
Bodenplatte in einer vorbestimmten Lage bequem eingebaut werden kann. Auf diese
Weise erreicht man ohne besondere Einstellungs- und Anpassungsarbeiten eine derart
genau vorbestimmte Lage der ortsfesten Detektorteile, daß sich die Verdrehstellung
der Abtriebswelle präzise angeben läßt.
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Für die Detektoreinrichtung stehen Festkörper-Schaltelemente zur Verfügung,
die nur einen sohr geringen Einbauraum beanspruches und deren Herstellungskosten
nisdrig sind. Die ortsfesten Teile der Detektoreinrichtung sind aufgrund des fehlenden
mechanischen Kontaktes zu der Abtriebswelle frei von Festigkeitsanforderungen und
frei von VsrschlsiB. Der geringe Raumbedarf schafft zusätzliche Freiheit in der
Gestaltung und Anordnung der Detektoreinrichtung, wodurch die Bestimmung der Verdrehstellung
der Abtriebswelle komplexer bzw. für die Erfassung einer erhöhten Anzahl von verschiedenen
Vsrdrehstellungen der Abtriebswelle einrichtbar ist.
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Für die Abtastung der Verdrehstellung der Abtriebswelle» ohne an dieser
mechanisch anzugreifen, gibt ss verschiedene Möglichkeiten. Für solche Abtasteinrichtungen,
die mit Licht als Abtastkriterium arbuiten, empfiehlt sich der Einsatz von Fotodioden.
Falls diese Fotodioden als Lichtquelle direkt oder indirekt einen Transistor als
EmpFinger des Lichtsignales in
Abhängigkeit von der Verdrehstellung
der Abtriebswelle aussteuern, spricht man hinsichtlich dieses Transistors von einem
Fototransistor.
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Es gibt aber weitere Elemente, bei denen die Fotodiode verwendet werden
kann, ohne daß ein Fototransistor gebildet wird.
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Als Beispiels werden ein lichtaktivisrter, Siliz-ium-gesteuerter Gleichrichter
(LASCR) und ein planarer Silizium-Fotoschalter (PSPS) genannt. Der lichtempfangende
Teil eines fotoelektrische Oatektorschalters und dessen Licht aussendender Teil,
wie beispielsweise eine Fotodiode» sind unter Bildung eines schmalen, speltfgrmigen
Zwischenraumes zwischen sich einander zugewandt bzw. aufeinander ausgerichtet angeordnet.
In den schmalen Zwischenraum greift ein mit der Antriebswelle verdrehfest umlaufender
bzw. in bestimmter Drehzahlrelation mit der Abtrisbswelle angetriebener Detektorteil
ein, der für den Fall der Ausbildung als Scheibe mit transparenten und nicht transparente
Teilen im Spaltzwischenraum eine klare Ja-Nein-Aussage hinsichtlich des Lichtübertrittes
von der Lichtquelle zum Lichtempfänger ermöglicht, so daß Fehlfunktionen aufgrund
von Störlicht-Einflüssen ausgeschieden, zumindest aber verringert werden.
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Eine andere Möglichksit besteht darin, mit Hilfe einer Magnetfeldänderung
entsprechend reaktionsfähige Empfängerelemente auszusteuern. Hier werden als Empfänger
insbesondere Hall-Effskt-Elemsnte eingesetzt, wobei ss sich empfiehlt, einen kleinen
flauermagneten als mit der Abtriebswelle umlaufend geführten Detektorteil anzuwenden.
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Weitere Ausführungsformen der Erfindung ergeben sich aus den Ansprüchen
im Zusammenhang mit den in der Zeichnung wiedergegebenen Ausführungsbeispielen,
auf welche besonders Bezug genommen wird und die nachstehend näher erläutert werden.
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Es Zeigen Fig. i ei Symboldarstellung eines mit Fotodiode arbeiteneden
Fototransistors, Fig, 2 eine Seitenansicht eines Vertikalschnittes durch ein erstes
Ausführungsbeispiel mit angekoppeltem Kugelventil; Fig. 3 eins Teilschnittdarstellung
nach der Linie ITI-III des Ausführungsbeispieles gemäß Figur 2, jedoch ohne das
Kugelventil, Fig. 4 eine vergrößerte Teildarstellung geschnitten nach der Linie
IV-IV in Figur 3, Fig. 5 ein Verdrahtungs-Schaltbild für das Ausführungsbeispiel
nach den Figuren 2 bis 4, Fig. 6 schematische Darstellungen eines wsiteren.Aus-und
7 führungsbeispieles entsprechend den Darstellungsgrundsätzen nach den Figuren 4
und 5 des ersten Ausführungsbeispieles; Fig. 8 weitere Ausführungsbeispiele, wobei
bis 10 Figur 8 eins Tsildarstellung der in diesem Zusammenhang verwendeten Detektoreinrichtung,
Fig. 9 ein Blockschaltbild einer Schaltungserzeugung eines Ausgangssignales von
einem Hall-Effekt-Element und Fig. 10 ein vereinfachtes Blockschaltbild einer Motor-Steuer-Schaltung
zeigen.
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In Fig. 1 ist eine lichtemittierende Diode 20, ein Widerstand 22,
eins Fotodiode 24 und ein Transistor 26 in ihrer Zusammenschaltung zu einer Licht
als Abtastkriterium verwendeten
Schaltung dargestellt. Lichtquelle
ist die Fotodiode 20 den Fototransistor 28 versinnbildlicht die durch die gestrichelte
Umrandung susammengBfaBts Schaltungseinheit aus einer Empfängerdiode 24 und einem
von dieser gesteuerten Transistor 26. An dem Widerstand 22 tritt die vom Lichtubsrtritt.von
der Diode 20 zu der Diode 24 abhängige SIgnalspannung auf.
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Das Ausführungsbeispiel nach den Figuren 2 bis 5 besteht aus einem
insgesamt mit 100 bezeichneten Elektromotor-Antrieb und aus einem Kugelventil, das
insgesamt mit 102 bezeichnet ist.
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Das Kugsiventil ist fest an die Abtriebswelle des Elektroflotor-Antriebes
angekuppelt. In dieser Blockbetrachtung gilt das Ausführungsbeispiel nach Figur
2 ohne weiteres auch als auf die Ausführungsbeispiele nach den Figuren 6 bis 10
anwendbar.
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Das Gehäuse des Elektromotor-Antriebes 100 ist mit einer Haupt-Installationsplatte
104 aus besonders gut wärmeisolierendem Kunstharzwerkstoff und einer leichten Metallabdeckung
101 mit hervorragender Wärmeabstrahlungseigenschaft ausgestattet.
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Zwischen der Installationsplatte und der Abdeckung ist eine 0-Ringdichtung
108 aus synthetischem Werkstoff eingelagert.
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Ein der Durchführung von Leitungsdrähten die-nender Nippel 111 ist
seitlich in die Haupt-Installationsplatte 104 eingeschraubt und weist eine Ourchführungsmutter
110 auf, die auf den Nippel aufgeschraubt wird und dabei das Ende einss Leitungsdrahtschutzrohres
bzw. -schlauches aufnimmt. Das Getriebe 100 ist an dem Kugelventil 102 mit Hilfe
eines Verbindungsteiles 111 aus Edelstahl festgelegt, der eine gerings Wärmeleitfähigkeit
aufweist. Der Verbindungsteil 112, an welcher eine Festlegeplatte 114 angeschweißt
ist, ist in die Installationsplatte 104 eingeformt bzw. eingebettet. Der Verbindungsteil
112 ist
mit Radialtorflügeln 156 und Ventilationsöffnungen 118
zur besseren Wärmeabstrahlung bzw. Kühlung versehen. Der Fest legung des Verbindungsteils
112 an einem Halsteil 200 a des Ventilk&rpers 200 des Kugelventils 102 dient
- wie dies Fig. 3 zeigt - ein an dem Verbindungsteil vorgesehenes Klemmteil 120s
das axial in zwei Halften gespalten und mit einer Schraube 122 festlegbar ist. Eins
Einstellachraube 124 ist in-ine im Halsteil 200 a ausgebildete Gewindebohrung durch
eine in dem Verbindungsteil 112 vorgesehene öffnung eingeschraubt» so daß die Verdrehstellung
zwischen dem Kugelventil 102 und dem Matorantrieb 100 fixiert ist.
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In dem Getriebegehäuse aus der Installationsplatte 104 und der Abdeckung
106 ist ein Elektromotor 126 an einem Getriebekasten 128 befestigt, der ein Untersetzungsgetriebe
aufnimmt, dessen Abtrieb auf eine Abtriebswelle 132 arbeitet. Der Getriebekasten
128 ist mittels Schrauben 130, deren Enden in die Festlegeplatte 114 eingeschraubt
sind, an der Installationsplatte 104 festgelegt. Mit einer 0-Ringdichtung 134 aus
synthetischem Gummi ist der Durchgang der Abtriebswelle 132 durch die Installationsplatte
104 zu dem Verbindungsteil 112 hin abgedichtet. Die Abtriebswelle 132 weist eine
Verlängerung t36 auf, deren Spitze 138 über die Abdeckung 106 - in dieser mit Hilfe
einer weitsren 0-Ringdichtung 140 geführt - hinausragt und mit Anflächungen zum
Verdrehen versehen ist. Da der Getriebezug mit einer Einwegkupplung ausgestattet
ist, kann die Abtriebewelle 132 in einer vorbestimmten Richtung verdreht werden,
indem ein Schraubenschlüssel an der bzw. den Anflächungen an der Spitze 138 angesetzt
wird. Die Leitungsdrähte des Elektromotors 126 werden - in Figur 1 nicht dargestellt
- durch den Leitungsdrahtauslaß 142 herausgeführt und mit den Steckern 144 verbunden.
Stifte der Stecker 144 sind mit Klemmen M 1 und M 2 (Fig. 5) synonym. Elektrische
Zuführleitungen treten durch den Nippel 111 ein und werden mit den
Anschlußklemmen
146, 148 und 150 tsynonym A, B und C in Fig. 5) verbunden. Ein Umschalter 152 ist
am Getriebekasten 128 festgelegt. Eine Bodenplatte 166 für die elektrische Stromzuführung
~ steuerschaltung ist lösbar unter Einsatz von Schrauben 154 und 156 an Zubehörteilen
168 festgelegt. Die Bodenplatte 166 ist mit einer gedruckten Schaltung einschließlich
elektronische Elemente und Schalter versehen.
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An der Abtriebswellen-Verlängerung 136 ist ein scheibenformiger Detektorteil
160 aus einem lichtundurchlässigen Werkstoff etwa radial abstrebend fertgglegt.
Wie Figur 4 zeigt, ist der Detekt rtsil 160 in seinem Scheibenbereich mit Offnurgen
186 und 1B3 sowie in seinem Randbereich mit Aussparungen 190 und 192 versehen» ie
einen Durchgang von Lichtstrahlen erlauben, wobei die Öffnungen 186 und 188 einsrseits
und die Aussparungen 190 und 192 andererseits jeweils um 18(30 auf einem konzentrischen
Kreis gegeneinander versetzt angeordnet sind. Dem Detektorteil 160 sind zwei Sensoren
zuguordnet, die beide ebenfalls auf der Bodenplatte 166 angeordnet sind; ein Sensor
162 weist ein lichtaussendendes Element 162 a (LED 1'- Fig. 5) und ein fo toelektrisches
Element 162b (PT iL auf die - den scheibenförmig n Detektorteil 160 beabstandet
zwischen sich aufnehmend - ein ander gegenüberliegen. Der weitere Sensor 164 weist
ein lichtaussendendes Element (LED 2 - Fig. 5) und ein fotoelektrisches Element
164 b (PT 2) auf, die ebenso einander gegenüberliegen.
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Der Lichtweg 196 für den Sensor 162 ist auf der Kreisbogenbahn vorgesshen,
auf der sich auch die Aussparungen 190 und 192 befinden, während der Lichtweg 194
für den Sensor 164 auf der Kreisbogenbahn mit den Öffnungen 186 und 186 angeordnet
ist.
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Fig. 4 zeigt die Lags, wenn aufgrund der Verdrehstellung des Detektorteiles
160 und damit der Abtriebswelle 132 die Öffnung 188 mit dem Lichtweg 194 zusammenfällt.
Wenn der Detektorteil 160 umläuft, fällt nach 90 Grad von der dargestellten Lage
aus die Aussparung 190 mit dem Lichtweg 196 und dann aufeinanderfolgend
die
oeffnung 186 mit dem Lichtweg 194 und die Aussparung 192 mit dem Lichtweg 196 zusammen.
Der Sensor 162 ist durch Schrauben 170 und 172 an der Bodenplatte 166 festgelegt(Fig.
3).
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Bezogen auf das den Motor-Antrieb aufnehmende bzw. die Abtriebswelle
lagernde Gehäuse sind damit diese Sensoren ortsfest angeordnet.
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Mit Hilfe einer Schraube 176 ist ein Kondensator 174 an den Zubehörteilen
168 befestigt. Der der Abtriebswelle zu1geordnste Detektorteil 160 ist durch einen
Stift 178 verdrehfest an der Wellenverlängerung 136 festgelegt. Die Abdeckung 108
ist mit Hilfe von Schrauben 182 und 184 lösbar an der Installationsplatte 104 gehalten.
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Wie Figur 2 zeigt, wird das Kugelventilgehäuse durch den Ventil körper
200 mit dem Halsteil 200 a und durch ein im Ventilkörpsr 200 eingeschraubtes Ventil
körperabschlußteil 202 gebildet. Der Ventilkörper 200 und das Ventilkörperabschlußteil
202 sind mit Verbindungsöffnungen 206 bzw. 204 für den Anschluß von Rohrleitungen
versehen. Im Mittelbereich ist eine Spindel 208 angeordnet, deren oberes Ende 210
mit Anflächungen versehen ist, die in ein Verbindungsstück 212 verdrehfest ein greifen.
Am oberen Ende des Verbindungsstückes 212 wird die Abtriebswelle 232 entsprechend
eingepaßt, so daß sich Verdrehbewegungen der Abtriebswelle auf die Spindel 208 praktisch
spielfrei übertragen. Das Verbindungsstück besteht aus Gründen der Wärmeisolierung
aus Kunstharz und ist durch ein seine Außen seite umgebendes Metall-Schutzrohr verstärkt.
Dis Spindel 208 durchdringt mit Absetzungen 251 und 250 die Ventilkugel 216 des
Kugelventils 102, welche Ventilkugel 216 mit einer Durchflußöffnung 218 versehen
ist. Zu beiden Seiten der Ventilkugel 216 sind ringförmige Ventilsitze 220 und 222
aus Kunstharz ange
ordnet, die durch Tellerfedern 228 und 230 gegen
die Ventilkugel 216 gedruckt werden. Die Ventilsitze 220 und 222 sind O-Ringdichtungen
224 und 226 aus synthetischem Gummi gegenüber entsprechenden Aufnahmeführungen in
dem Ventilkörper 200 bzw. dem Ventilkörperabschlußteil 202 abdichtend ausgerüstet.
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Die Spindel 208 weist eine ringförmig verlaufende Stufe 248 auf, deren
untere kugelförmige Oberfläche ständig durch Tellerfedern 238 und 240 über einen
Spindeldichtungaring 232 aus Kunstharz nach oben gedrückt wird. Auch dieser Ring
wird gegenüber den Seitenwänden einer Aufnahmeführung im Ventilkörper 200 bzw. dessen
Halsteils 200 a mittels einer 0-Ringdichtung 234 aus synthetischem Gummi abgedichtet
geführt. Zum Zwecke des gleichmäßigen Umlaufens der Spindel sind Spindel-Unterlegscheiben
236 und 244 sowie ein Schiebering 242 aus Kunstharz vorgesehen. Ein Schnappring
246 dient als Stoppvorrichtung.
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Der verlängerte abgesetzte Abschnitt 2S0 der Spindel 208 ist durch
die Ventilkugel 216 hindurchgeführt und an der Unterssite an einem im Ventil körper
200 vorgesehenen Lagermetall 252 geführt.
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Die zwischen der Spindel Z08 und dem verlängerten, abgesetzten Abschnitt
250 vorgesehene weitere Absetzung 251 ist als Zwischenstück mit Anlageflächen versehen,
mit denen die Spindel in einen entsprechenden, in der Ventilkugel 216 ausgebildeten
Schlitz eingreift, so daß die Vsntilkugel 216 einer Drehbewsgung der Spindel entsprechend
folgt.
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In Figur 5 geben das Symbol N die Wechselstromquelle und M den Motor
an. Weitere Symbole sind folgende: A, D, G, M 1 und M 2, sind Anschlüsse, R ist
ein Widerstand, C ist ein Kondensator. D ist eine Diode» Z ist eine Zenerdiode»
SCR ist ein Thyristor (siliziumgesteuerter Gleichrichter)» TH ist ein Triac, LED
ist eine lichtemittierende Diode, PT ist ein Fototransistor,
T
ist ein Transistor, SW ist ein Wechselschalter und CSW ist ein Steuerschalter.
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Das in den Figuren 2 bis 5 veranschaulichte Ausführungsbeispisl wird
nachstehend erläutert: Die Wechselspannung zwischen den Anschlüsson A und B wird
durch die Diode (3 1 einer Einweggleichrichtung unterzogen, durch die Zenerdiode
Z 1 spannungskonstent gestaltet und durch den Kondensator C 1 geglättet. Wenn der
Steuerschalter CSW geöffnet ist, emittiert die lichtaussendende Diode LED 2 Licht.
Da in diesem Augenblick das Kugelventil 102 in seiner geöffneten Stellung ist (Fig.
21 und die Öffnung 188 des Detktorteils 160 mit dem Lichtweg 194 zusammenfällt (Fig.
4), wird Licht auf den Fototransistor PT 2 geworfen. Daher werden, da der Transisto
T 3 leitend geschaltet ist, durch die Transistoren T 1 und T 2 erfaßte bzw. an ihnen
auftretende Ausgangsimpulse mittels des Transistors T 3 nebengeschlossen, und die
Transistoren T 4 und T 5 sind im nichtleitenden Schaltzustand. Der Triac TH 2 wird
nicht angesteuert und der Motor M nicht gespeist.
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Das Kugelventil 102 verbleibt daher in einer in Figur 2 gezeigten,
geöffneten Lage» und der Detektorteil 160 verharrt in der in Figur 3 dargestellten
Stellung.
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Wird nunmehr der Steuerschalter CSW geschlossen, wsil die Ventilstellung
geändert werden soll, so erlischt die lichtemittierende Diode LED 2, und statt dessen
beginnt die Diode LED 1 Licht zu emittieren. Dieses Licht kann jedoch den räumlich
zugeordneten Fototransistor PT 1 auf der anderen Seite des scheibenförmigen Detektorteils
nicht erreichen, da die Detektorscheibe 160 den Lichtdurchtritt aufgrund ihrer Verdrehstellung
verhindert, d.h. keins der Aussparungen 190 und 192 im Randgebiet der Detektorscheibe
160 befindet sich im
Bereich des Lichtweges 196.
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Da die beiden Fototransistoren sich dadurch im Sperrzustand befinden,
gelangt der Transistor T 3 in den nichtleitenden Schaltzustand, und die Ausgangs
impulse der Transistoren T 1 und T 2 halten die Transistoren T 4 und T 5 in der
leitenden Schaltstellung, wodurch die am Kondensator C 1 aufgebaute Spannung eine
An steuerung des Triacs TH 2 durch den Transistor T 5 veranlaßt. Dieser Prozeß wiederholt
sich durch jeden Impuls der Transistoren T 1 und T 2, so daß der Triac TH 2 in aktivier
tem Zustand verbleibt. Der Motor wird daher gespeist und dreht daher über die Abtriebswelle
132 das Kugelventil 216. Dieser Vorgang dauert so lange an, bis sich die Abtriebswellen-Verlängerung
136 und damit der an ihr befestigte Detektorteil 160 derart weit gedreht haben,
daß die Aussparung 190 mit dem Licht weg 196 zusammenfällt, wodurch Licht von der
lichtemittierenden Diode LEO 1 den Fototransistor PT 1 erreicht. Dies gsschieht
nach einer Drehung von 9(30 der Detektorscheibe und damit der Abtriebswelle, die
mit dem Kugelventil 216 starr gekoppelt ist, so daß das Ventil nunmehr geschlossen
ist. Durch die Ansteuern des Fototransistors PT 1 geht der Transistor T 3 in seine
leitende Schaltstellung über, wodurch an den Transistoren T 1 und T 2 auftretende
Ausgangsimpulse nebengeschlosssn werden und die Transistoren T 4 und T 5 in ihren
nicht leitenden Schaltzustand übergehen.
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Damit kann aber auch der Triac TH 2 durch die Spannung mittels des
Transistors T 5 nicht mehr angesteuert wsrden, da er sich in einem nicht aktivierten
Zustand befindet. Der Motor hört auf sich zu drehen, das Ventil verharrt in der
geschlossenen Stellung.
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Auf diese Weise kann der Motor und damit die Stellung des Vsntilus
durch Öffnen und Schließen des Steuerschalters Sw
gesteuert werden,
dabei wird die Verdrshstellung der Abtriebswolle entsprechend überwacht, so daß
jeweilig selbsttätig die Offenstellung und die Schließstellung erreicht werden.
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Es wäre natürlich denkbar. durch entsprechende weiters Aussparungen
bzw. öffnungen in der Steuerscheibs auch Zwischenstellungen des Vsntils auf diese
Weis ansteuerbar zu gsstalten.
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Wie bereits ausgeführt, gehören fur den Fall, daß sich die Detektorscheibe
auf der letztlich gleichen Welle befindet» die das Kugelventil dreht, immer zwei
auf dem gleichen Kreis bogsn angeordnete Öffnungen einerseits und auf einem anderen
Kreisbogenabschnitt befindliche Aussparungen derart zusammen, daß sie über den Scheibenumfang
gesehen um 1800 gegeneinander versetzt sind. Ordnet man nun die Lichtwege bzw. Sonden,
die den beiden Kreisen zugeordnet sind, derart an, daß die radiale Zuordnung unterschiedlich
ist, entsprechend durch die Wellenachse und den jeweiligen Lichtweg gszogene Radien
also einen Winkel x einschließen, so läßt sich dem dadurch Rechnung tragen, daß
die beiden Paare von Öffnungen bzw.
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Aussparungen unter sich gesehen entsprechend andere Winkel als 900
einnehmen. Auf diese Weiss erreicht man eine besonders gute Platzausnutzung was
die Anordnung der Sensoren und/oder die Größenordnung des mit der Antriebswelle
umlaufenden Dstektorteiles, hier also der Detektorscheibe 160, anbetrifft.
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Wenn der Umschalter in die in unterbrochener Linis in Fig. 5 gezeigte
Schaltstellung gebracht wird, entspricht der Lichtemittißrungszustand der lichtemittierenden
Diode LED 1 oder LED 2 dem vorbeschriebenen Zustand mit der geöffneten oder geschlossenen
Lage des Steuerschalters SW in umgekehrter Weise.
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In dem in den Figuren 2 bis 5 gezeigten Ausführungsbeispiel läuft
die Abtriebswelle lediglich in einer Richtung um. Dies kann hinsichtlich der Ausgestaltung
des anzutreibenden Ventils bzw. deren Abdichtungsmaßnahmen von besonderem Vorteil
sein.
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In den Figuren 6 und 7 wird ein Ausführungsbeispiel wiedergegeben,
bei welchem die Abtriebswelle zwischen zwei vorbestimmten Positionen mit wechselnden
Drehrichtungen hin- und herlaufend antreibbar ist. Die nachstehend beschriebenen
Konstruktionselemente sind - soweit sie dsnen des Ausführungsbeispieles nach den
Figuren 2 bis 5 ähneln, mit denselben Bozugsziffern gekennzeichnet.
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Der Detektorteil 160 ist mit einem Paar von Unterbrechungsvorsprüngen
189 und 191 verstehen, die in einem vorbestimmten Winkel gegeneinander versetzt
angeordnet sind. Auch bei diesem Ausführungsbeispiel ist davon ausgegangen, daß
die beiden, die Offnungs- und die Schließstellung des Ventiles bestimmende Sonden
hinsichtlich der Umlaufbahn des an der Abtriebswelle befestigten Detektorteiles
um einen bestimmten Winkelbetrag gegeneinander verschoben angeordnet sind. Da man
aufgrund des Hin- und Verlaufes hier nicht zwischen zwei verschiedenen Kreisbahnen
unterscheiden muß, läßt sich der mit der Abtriebswslle umlaufende Detektorteil vorteilhaft
derart ausbilden, daß die beiden unterschiedlichen Ventilstellungen durch Abdeckung
der Lichtwegs für die Sensoren mit Hilfe von radial vorstehenden Unterbrechungsvorsprüngen
markiert werden. Wenn die Abtriebswellenverlängerung 136 und der Detektorteil 160
sich im Uhrzeigersinn um 900 von der in Fig. 6 gezeigten Lage verdrehen, in welcher
der Lichtweg 194 mit dem Unterbrechungsvorsprung 189 zusammenfällt, wird der Lichtweg
196 durch den Vorsprung 191 unterbrochen.
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Entsprechend Fig. 7 läuft der Motor M, wenn er durch den Anschluß
M 2 mit Energie vsrsorgt wird, in einer solchen Richtung
um, daß
der Detektorteil 160 sich im Uhrzeigersinn (Fig. 6) dreht. Andererseits läuft der
Motor, wenn er durch den Anschluß M 3 gespeist wird, in einer solchen Richtung um,
daß der Detektorteil 1GO sich im Gegenuhrzeigersinn (Fig. 7) dreht.
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Die Arbeitsweise dieses Ausführungsbeispieles wird nachstehend kurz
erläutert: Wenn der Steuerschalter CSW sich in der Aus"-Stellung befindet» emittiert
die Diode LED 2 Licht. Aufgrund der nunmehr vorhandenen Abdeckung der Sonde 169
b bzw. des Fototransistors PT 2 durch den Unterbrechervorsprung 189 erhält der letztgenannte
Fototransistor PT 2 kein Licht, so daß er sich im nichtleitenden Schaltzustand befindet
Aufgrund des Sperrzustandes von PT 2 können die Ausgangsimpulse der Transistoren
T 1 und T 2 den Transistor T 5' nicht einschalten, weshalb die Spannung an den Triac
TH 3 nicht ausreicht, um diesen auszusteuern. Der Motor erhält also keinen Speisestrom
über den Anschluß M 3. Da die lichtemittierende Diode LED 1 kein Licht smittisrt,
befindet sich auch der zugeordnete Fototransistor PT 1 im nichtlsitenden Zustand,
weshalb der Transistor T 5 gesperrt ist und verhindert, daß über den Triac TH 2
Speisespannung an die Klemme M 2 des Motors M gelangt.-Der Motor wird daher nicht
angetrieben.
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Wird der Steuerschalter CSW in den geschlossenen Zustand über führt,
so erlischt LED 2 und LED 1 emittiert Licht, das aüfgrund des nicht abgedsckten
Lichtweges 196 die Sonde 162 b bzw. den Fototransistor PT 1 erreicht, der daraufhin
leitend wird. Damit ist aber der Weg über diesen Fototransistor für Ausgangsimpulse
der Transistoren T 1 und T 2 frei, so daß die Transistoren T 4 und T 5 in ihren
Durchgangsschaltzustand überführt werden. Der Triac TlS 2 wird durch die am Kondensator
C
1 aufgebaute Spannung ausgesteuert, wodurch der Motor M über den Anschluß M 2 gespeist
wird und umzulaufen beginnt. Erreicht im Zuge dieser Antriebsbewegung der Detektorteil
160 im Uhrzeigersinn umlaufend (Fig. 6) den Lichtweg 196, so wird der Lichtfluß
zu dem Fototransistor PT 1 untsrbrochen, wodurch in gleicher Wsise wie für das vorstehende
Beispiel geschildert die Speisung des Motors M über den Triac TH 2 unterbrochen
wird. Wird darauffolgend der Steuerschalter CSW wieder in die Ausschaltstellung
überführt, so wird aufgrund des nunmehr freien Lichtweges 194 der Motor M über den
Anschluß M 3 gespeist und läuft in der entgegengesetzten Drehrichtung um, bis der
Vorsprung 189 wiederum an die in Fig. 6 gezeigte Stellung einläuft.
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Auf diese Weise dreht sich der Motor abwechselnd zwischen zwei Positionen
in Abhängigkeit von der Schaltstellung des Steuerschalters CSW, währsnd die jeweils
erreichte Verdrehstellung der Abtriebswelle durch die Detektoreinrichtung überwacht
wird, d.h. Fehlschaltungen werden verhindert, Endverdrehstellungen werden selbsttätig
fixiert.
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In den Figuren 8 bis 10 ist ein Ausführungsbeispiel beschrieben, bei
welchem Informationen zwischen einem Detektorteil und einem Sensor bzw. Detektorschalter
durch elektromagnetische Felder übermittelt werden.
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Eine Verlängerung einer Abtriebswelle 300 weist ein Detsktor-Halteteil
302 - beispielsweise aus Kunstharz - auf, wslcher kleine Dauermagnete 304, 306,
308 sowie 310 trägt, welche jeweils um 900 in Umfangsrichtung des scheibenförmigen
Haltuteiles voneinander entfernt angeordnet sind, so daß sich eine axialsymnetrische
Anordnung dieser Magnete ergibt. Urn 1800 geguneinander versetzte Dauermagnete,
beispielsweise 304 und 30B, weisen an ihrer radialen Außenseite positive Magnetpole
auf, w3hrend die beiden anderen um 1800 gegeneinander versetzten
Dauermagnets,
in Anlehnung an das Beispiel die Magnets 306 und 310, an der radialen Außenseite
negativs magnetische Pole aufweisen. Im Bereich des Rotationsorbit der Dauermagnete
304, 306J 308 und 310 ist - bezogen auf eine bestimmte Stelle des Umfanges - ein
Sensor mit einem Hall-Effekt-Element 312 auf einer Installationsplatte 314 sstgelegt.
Gemäß Figur 9 ist dem Hall-Effekt-Element 312 eine Verstärkerschaltung 316 nachgeschaltet,
der im Schaltungsablauf eine Ansteuerungsschaltung 318 und eine Ausgangsschaltung
320 folgt. Zwischen den Anschlüssen 322 und 324 ist eine Gleichspannung angelegt.
Da das Hall-Effekt-Element 312 hinsichtlich seiner Ausgangscharakteristika reversibel
reagiert, ist bei Annäherung eines positiven Magnetpols am Anschluß 326 ein Ausgangssignal
zu erwarten, während bei Annäherung eines negativen Magnetpoles am Anschluß 328
ein Signal auftritt.
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Gemäß Fig. 10 ist eine Wechselstromquelle 330 in Reihe mit einem Steuerschalter,
einer Parallelschaltung aus zwei Schließ-bzw. Öffnungskontakten und dem Motor 342
vorgesehen. Der Steuerschalter ist als Wechselschalter mit den Anschlüssen 332,
334 und 336 versehen. Der amine Unterbrecherkontakt 338 der Parallelschaltung wird
auf ein am Ausgang des Anschlusses 328 der Schaltung gemäß Fig, 9 auftretendes Signal
hin geöffnet, während der dazu parallele Unterbrecher 340 durch ein am Ausgang 326
der Schaltung gemäß Fig. 9 auftretendes Signal geöffnet wird.
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Auch die Arbeitsweise des Ausführungsbeispieles nach den Figuren 8
bis 10 wird nachstehend kurz erläutert.
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Wnn der Eingangsanschluß 332 des Steuerschalters mit dem Ausgangsanschluß
336 vrbunden ist und der positive Magnetpol
des Dauermagneten 304
des mit der Abtriebswelle umlaufenden Detektorteiles dem Hall-Effekt-Sensor 312
zugewandt ist, wie dies Fig. 8 zeigt, so erzeugt der Anschluß 326 der Schaltung
gemaß Fig. 9 ein Ausgangssignal, wodurch der Unterbrecher 340 gemäß Fig. 10 geöffnet
ist. Wird der Eingangsanschluß 332 des Steuerschalters mit dem Ausgangsanschluß
334 verbunden' so läuft der Motor um, bis sich aufgrund der Verdrehung der Abtriebswelle
300 der negative Magnetpol des Dauermagneten 310 dem Sensor des Hall-Effekt-Elementes
312 entsprechend genähert hat. Erzeugt aufgrund dieser Annäherung das Hall-Effekt-Element
312 ein genügend großes Signal, so tritt am Ausgang 326 ein Ausgangssignal auf,
welches den Unterbrecher 338 in die Offenstellung überführt, so daß der Motor aufhört
sich zu drehen.
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Durch entsprechende Bstätigung des Wechsel schalters 332, 334, 336
kann auf diese Weise der Motor weiter gesteuert werden, wobei die Lage der Abtriebswelle
und damit des Ventilkükens elektromagnetisch angezeigt wird, ohne daß ein mechanischer
Angriff an dem OetHktorteil stattfindet.
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Es wird im Gegenteil erreicht, daß der Motor nur dann weiterläuft,
wenn der Schalter in die entsprechend entgegengesetzte Stellung überführt wird,
und daß der Motor sslbsttätig stehen bleibt, sobald er die gewünschte Verdrehstellung
des Ventiles bewirkt hat.