DE4104318A1 - Elektromotorische betaetigungsvorrichtung fuer absperrventile - Google Patents

Description

Die Erfindung betrifft eine elektromotorische Betätigungs­ vorrichtung für Absperrventile, vornehmlich für Sanitär- Absperrventile, wobei das Ventil eine aus dem Ventilgehäuse austretende um höchstens 360° drehbare Ventilwelle mit endseitiger Verzahnung aufweist und zwischen Verzahnung und Ventilgehäuse ein gehäusefester oder gegen das Gehäuse drehfest verspannter Mehrkant angeordnet ist, der koaxial zu Ventilwelle und Verzahnung gerichtet ist.

Bisher ist es üblich, entweder solche Absperrventile mittels eines aufgerasteten Haubengriffes zu betätigen, mittels dessen die Ventilwelle gedreht werden kann, um das Ventil in die Öffnungs- oder Schließlage zu über­ führen. Es sind auch motorische Stelleinrichtungen bekannt, wobei diese aber an Hilfsgestellen oder anderen gestell­ festen Einrichtungen gehaltert sein müssen. Dies bringt Montage- und Justageprobleme mit sich.

Ausgehend von diesem Stand der Technik liegt der Erfindung die Aufgabe zugrunde, eine gattungsgemäße Betätigungsvorrichtung zu schaffen, bei der eine einfache und ordnungsgemäß justierte Montage möglich ist, bei der eine Vormontage sämtlicher für die Betätigungsvorrichtung wesentlicher Teile möglich ist, so daß die gesamte Betätigungsvorrichtung als Montageeinheit eingesetzt werden kann.

Zur Lösung dieser Aufgabe schlägt die Erfindung vor, daß die Betätigungsvorrichtung aus einer gekapselten E-Motor­ getriebeeinheit besteht, deren Abtriebswelle koaxial zur Ventilwelle verläuft, daß koaxial dazu eine Kupplungshülse an das die Kapselung bildende Gehäuse der Motor-Getriebe-Einheit angeflanscht ist, die mit ihrer dem Flansch abgewandten Mündung, die im Querschnitt als Polygon ausgebildet ist, drehfest auf den Mehrkant des Ventilgehäuses aufsteckbar ist, daß in der Kupplungshülse eine koaxial dazu angeordnete Kupplung sitzt, die einerseits mit dem freien Ende der Abtriebswelle und andererseits mit dem gezahnten Ende der Ventilwelle zum Zwecke der Drehmitnahme gekuppelt ist, und daß zwischen Motor-Getriebe-Einheit und Kupplung ein drehfest mit Abtriebswelle oder Kupplung verbundener Schleifkontakt und ein unverdrehbar am Gehäuse oder der Kupplungshülse gehalterter elektrischer Scheibenwider­ stand angeordnet ist, die zusammen ein elektrisches Potentiometer bilden, dessen von der relativen Drehung der Abtriebswelle abhängiger tatsächlicher Spannungs­ meßwert als Stellgröße für die relative Öffnungs- bzw. Schließstellung des Ventils auswertbar ist.

Durch diese Anordnung ist es möglich, die komplette Be­ tätigungsvorrichtung werksseitig vorzumontieren, so daß zur Montage an dem entsprechenden Ventil die Betätigungs­ vorrichtung lediglich lagegerecht auf den Mehrkant und die verzahnte Abtriebswelle aufgesteckt und gesichert werden kann, woraufhin dann die Betätigungsvorrichtung funktionsgerecht montiert ist. Dadurch, daß die Betätigungsvorrichtung ausschließlich auf dem gezahnten Ende der Ventilwelle und dem Mehrkant des Ventils befestigt ist, ist auch unabhängig von der relativen Lage des Ventils zu dessen Befestigungsfläche eine achsgerechte Montage der Betätigungsvorrichtung sichergestellt, da als Bezugsachse lediglich die Ventilachse, nicht aber andere gestellfeste Teile dienen. Durch diese Ausbildung ist zudem sichergestellt, daß sämtliche elektrischen Teile gegen Berührung gesichert angeordnet sind und der Monteur dieser Betätigungsvorrichtung durch die konstruktive Aus­ bildung gehindert ist, funktionswesentliche Teile der Vorrichtung, die im Inneren angeordnet sind, zu berühren.

Die Vorrichtung dient insbesondere zur Betätigung von Absperrventilen, die also lediglich durch Drehung der Ventilwelle geöffnet oder geschlossen werden können. Es ist auch der Einsatz bei Scheibenventilen (Absperrven­ tilen) möglich und vorteilhaft. Der Drehwinkel zum Zwecke des Öffnens und Schließens des Ventiles sollte kleiner als 360° sein. Bei Scheibenventilen ist üblicherweise der für das Öffnen und Schließen maßgebliche Drehwinkel auf 90° begrenzt. Durch die zusätzlich geschützte An­ ordnung des Potentiometers ist es möglich, die relative Stellung der Ventilwelle mittels des Potentiometerabgriffes zu erfassen, welche Meßgröße als Stellgröße oder Regel­ größe auswertbar ist. Dem relativen Drehwinkel und der daraus resultierenden Potentiometerabgriffslage kann eine entsprechende Durchflußmenge zwischen 0 und 100% zuge­ ordnet sein.

Eine bevorzugte Weiterbildung wird darin gesehen, daß am Gehäuse der E-Motor-Getriebeeinheit ein Flanschring mit einer Durchgriffsmittellochung für die Abtriebswelle befestigt ist, wobei das Gehäuse in der Stirnfläche, die von der Abtriebswelle durchgriffen ist, eine Mittellochung aufweist und an den Randkanten der Mittellochung des Ge­ häuses und/oder den Randkanten der Durchgriffsmittellochung des Flanschringes Zentriervorsprünge angeordnet sind, die in die jeweils andere Lochung eingreifen.

Durch diese Anordnung ist bei der werksseitigen Vormontage der Betätigungsvorrichtung eine achsgerechte und funktions­ sichere Anordnung der Einzelteile zueinander gewährleistet.

Für den gleichen Zweck ist vorteilhaft, wenn der Flansch­ ring eine gestufte Einsatzöffnung für den mit Mittellochung versehenen Scheibenwiderstand aufweist und ein gegen den Flanschring anspannbarer Flanschrand der Kupplungshülse eine Klemmschulter besitzt, mittels derer der Randbereich des Scheibenwiderstandes gegen eine entsprechend schmale Stufenfläche der Einsatzöffnung preßbar ist.

Zudem ist hierzu vorteilhaft, daß der Schleifkontakt als Scheibenelement mit zum Scheibenwiderstand vorragendem, an dessen Kontaktfläche anlegbaren Kontaktfinger ausge­ bildet ist, welches Scheibenelement ein auf die Abtriebs­ welle bis zu einem Anschlag aufsteckbares Nabenteil um­ faßt, das den Scheibenwiderstand mit Spiel durchgreift.

Auch ist bevorzugt vorgesehen, daß die koaxial zur Kupp­ lungshülse angeordnete Kupplung etwa topfartig ausgebildet ist und bis auf Anschlag gegen das Scheibenelement des Schleifkontaktes auf die Abtriebswelle aufsteckbar und in dieser Lage sicherbar ist, wobei die Einsatzöffnung für die Abtriebswelle ebenso wie das eingeschobene Ende der Abtriebswelle im Querschnitt unrund, abgeflacht oder polygonal ausgebildet ist.

Zudem ist es vorteilhaft, wenn auf das gezahnte Ende der Ventilwelle ein napfartiger Adapter aufgerastet ist, der eine Innenverzahnung in Korrespondenz mit der Außenzahnung des Endes der Ventilwelle und eine Außenzahnung in Korres­ pondenz mit einer Innenverzahnung der topfartigen darauf steckbaren Kupplung aufweist.

Auch kann vorzugsweise vorgesehen sein, daß die Kupplungs­ hülse in ihrer auf den Mehrkant des Ventilgehäuses aufge­ steckten Lage gegen axiale Verschiebung sicherbar ist, insbesondere durch ein radial verstellbares Klemmteil, vorzugsweise eine Klemmschraube.

Ein Ausführungsbeispiel der Erfindung ist in der Zeichnung dargestellt und im folgenden näher beschrieben.

Es zeigt:

Fig. 1 die erfindungsgemäße Betätigungsvorrichtung in der Endmontagelage in Seitenansicht, teilweise geschnitten;

Fig. 2 desgleichen im Schnitt II-II der Fig. 1 gesehen;

Fig. 3 die Betätigungsvorrichtung vor dem Aufstecken auf die Ventilwelle in der Ansicht gemäß Fig. 1;

Fig. 4 das Ventilendteil in der Ansicht gemäß Fig. 1 gesehen;

Fig. 5 die Betätigungsvorrichtung gemäß Fig. 3 von unten gesehen.

Insgesamt ist eine elekromotorische Betätigungsvorrichtung für sanitäre Absperrventile gezeigt. Von dem sanitären Absperrventil ist lediglich schematisch das Ende des Ventilgehäuses 7 mit der nach außen abragenden Ventilwelle 20 und mit der als Mehrkant 23 ausgebildeten Verschraubung ersichtlich. Das freie Ende der Ventilwelle 20 ist mit einer Verzahnung versehen. Zur Betätigung des entsprechen­ den Absperrventiles ist es notwendig, die Ventilwelle 20 zu drehen.

Um dies elektromotorisch bewirken zu können, ist als Be­ tätigungsvorrichtung eine gekapselte Elektromotor-Getriebe- Einheit 1 vorgesehen, deren Abtriebswelle 18 koaxial zur Ventilwelle 20 verläuft. Koaxial dazu ist eine Kupplungs­ hülse 4 an das die Kapselung bildende Gehäuse der Motor­ getriebeeinheit 1 angeflanscht, die mit ihrer dem Flansch abgewandten Mündung, die im Querschnitt als Polygon 17 ausgebildet ist, drehfest auf den Mehrkant 23 des Ventil­ gehäuses 7 aufsteckbar ist. In der Kupplungshülse 4 ist eine koaxial dazu angeordnete Kupplung 6 angeordnet, die einerseits mit dem freien Ende der Abtriebswelle 18 und andererseits mit dem gezahnten Ende der Ventilwelle 20 zum Zwecke von deren Drehmitnahme gekuppelt ist. Zwischen Motorgetriebe-Einheit 1 und Kupplung 6 ist ein drehfest mit der Abtriebswelle 18 und/oder der Kupplung 6 verbundener Schleifkontakt 5 und ein unverdrehbar am Ge­ häuse oder der Kupplungshülse 4 gehalterter elektrischer Scheibenwiderstand 3 angeordnet. Der Scheibenwiderstand bildet ein aus Kunststoff bestehendes Potentiometerbauteil, wobei der entsprechende Widerstand je nach relativer Winkellage von dem Schleifkontakt abgegriffen wird. Der sich daraus ergebende tatsächliche Spannungsmeßwert ist als Stellgröße für die relative Öffnungs- bzw. Schließ­ stellung des Ventils auswertbar. Am Gehäuse der Elektro- Motor-Getriebeeinheit 1 ist ein Flanschring 2 mit einer Durchgriffsmittellochung für die Abtriebswelle 18 befestigt, wobei das Gehäuse in der Stirnfläche, die von der Abtriebswelle 18 durchgriffen ist, eine Mittellochung aufweist. An den Randkanten der Mittellochung des Gehäuses und/oder den Randkanten der Durchgriffsmittellochung des Flanschringes 2 sind Zentriervorsprünge 11 angeordnet, die in die jeweils andere Lochung eingreifen und somit die Bauteile bei der Vormontage relativ zueinander zen­ trieren.

Der Flanschring 2 weist eine gestufte Einsatzöffnung für den mit Mittellochung versehenen Scheibenwiderstand 3 auf. Ein gegen den Flanschring 2 anspannbarer Flanschrand der Kupplungshülse 4 besitzt eine Klemmschulter 10, die einerseits wiederum zur Zentrierung und andererseits dazu dient, den Randbereich des Scheibenwiderstandes 3 gegen eine entsprechend schmale Stufenfläche der Einsatzöffnung im Flanschring 2 anzupressen.

Der Schleifkontakt 5 ist als Scheibenelement mit zum Schei­ benwiderstand 3 vorragendem, an dessen Kontaktfläche an­ legbarem Kontaktfinger ausgebildet, wobei das Scheiben­ element ein auf die Abtriebswelle 18 bis zu einem Anschlag 24 aufsteckbares Nabenteil umfaßt, das den Scheibenwider­ stand 3 mit Spiel durchgreift. Die koaxial zur Kupplungs­ hülse 4 angeordnete Kupplung 6 ist etwa topfartig ausge­ bildet und bis auf Anschlag gegen das Scheibenelement des Schleifkontaktes 5 auf die Abtriebswelle 18 aufsteck­ bar. In dieser Lage ist es in geeigneter Weise lagegesichert. Die Einsatzöffnung für die Abtriebswelle 18 ist ebenso wie das eingeschobene Ende 19 der Abtriebs­ welle im Querschnitt unrund, abgeflacht oder polygonal ausgebildet. Dies ist insbesondere aus Fig. 2 ersichtlich. Auf das gezahnte Ende der Ventilwelle 20 kann noch ein napfartiger Adapter 8 aufgerastet sein, der eine Innen­ zahnung in Korrespondenz mit der Außenzahnung des Endes der Ventilwelle 20 und eine Außenzahnung in Korrespondenz mit einer Innenzahnung der topfartigen darauf steckbaren Kupplung 6 aufweist. Zusätzlich ist die Kupplungshülse 4 in ihrer auf den Mehrkant 23 aufgesteckten Lage gemäß Fig. 1 gegen axiale Verschiebung sicherbar, indem ein radial verstellbares Klemmteil, insbesondere eine Klemm­ schraube 15 angeordnet ist. Mit 9 ist in der Zeichnung ein Zentriervorsprung an der Kupplungshülse 4 bezeichnet, der entweder als Klemmschulter gleichzeitig zur Lagesiche­ rung der Potentiometerscheibe 3 dient, oder lediglich Zentrieraufgaben bei der Vormontage erfüllt. Die Kupp­ lung 6 ist noch radial von einer Sicherungsschraube 12 durchgriffen, die gegen die Abtriebswelle 18 verschraubbar ist. Der Flansch 2 ist mittels mehrerer Befestigungsschrau­ ben 13, von denen nur eine ausdrücklich in der Zeichnung dargestellt ist, am Gehäuse der Motorgetriebe-Einheit 1 befestigbar. Auch die Kupplungshülse 4 ist mit ihrem Flansch an dem Flanschring 2 mittels mehrerer gleichmäßig auf den Umfang verteilt angeordneter Befestigungsschrauben 14 verbunden. Mit 16 ist die Kupplungsverzahnung in der Kupplung 6 bezeichnet. Mit 19 ist die Mitnahmefläche der Abtriebswelle 18 in Fig. 2 bezeichnet. Wie insbesondere aus Fig. 4 ersichtlich, weist der Adapter 8 in der Zeichnung unten einen Flanschrand auf, von dem nach radial innen eine Rastnase 21 (gegebenenfalls umlaufend) abragt, die hinter den Verzahnungsbereich der Ventilwelle 20 greift und somit den Adapter rastend gesichert auf dieser hält. Mit 22 ist die Aufnahme für die Mitnahmefläche 19 in der Kupplung 6 gezeigt.

Zur Montage der Vorrichtung wird zunächst an die Motor­ getriebe-Einheit 1 der Flanschring 2 zentrisch angesetzt und mittels der Schrauben 13 fixiert. Nachfolgend wird dann die Potentiometerscheibe 3, der Schleifkontakt 5 und die Kupplung 6 auf die Abtriebswelle 18 aufgesteckt und diese Verbindung mittels der Klemmschraube 12 gesichert.

Nachfolgend wird dann die Kupplungshülse 4 übergeschoben und mittels der Schrauben 14 am Flanschring 2 befestigt. Die Betätigungseinheit ist somit fertig vormontiert und kann auch von Laien in einfacher Weise auf die Ventilwelle aufgesetzt werden. Dazu ist es lediglich erforderlich, entweder noch den zusätzlichen Adapter 8 auf das gezahnte Ende der Ventilwelle 20 aufzustecken und dann die komplett vormontierte Einheit aufzustecken, wobei dann nachfolgend die Schraube 15 gegen den Mehrkant 13 verspannt wird und somit die Lage endgültig gesichert ist. Es ist aber auch möglich, auf den Adapter 8 zu verzichten, sofern die ent­ sprechende Kupplungsverzahnung 16 unmittelbar auf das verzahnte Ende der Ventilwelle 20 angepaßte Abmessung hat.

Die die erfindungsgemäße Ausbildung ist die Betätigungs­ vorrichtung in jedem Falle funktionstüchtig, gleichgültig, ob die Ausrichtung des Ventils zu der entsprechenden Ober­ fläche 25 rechtwinklig oder schiefwinklig ist. Bezugsachse für die Betätigungsvorrichtung ist ausschließlich die Mittelachse des Ventils bzw. der Ventilwelle. Zudem sind alle wesentlichen Teile der Betätigungsvorrichtung, insbe­ sondere auch die elektrisch funktionellen Teile gegen Berührung gesichert angeordnet, so daß bei der Montage diese nicht durch Laienhand beschädigt werden können.

Es ist natürlich auch möglich, mehrere Absperrventile mit solchen Betätigungsvorrichtungen zu versehen, die einem gemeinsamen Auslauf zugeordnet sind, so daß ein Mischen von Flüssigkeit unterschiedlicher Art und/oder Temperatur möglich ist.

Die Erfindung ist nicht auf die Ausführungsbeispiele beschränkt, sondern im Rahmen der Offenbarung vielfach variabel.

Alle neuen, in der Beschreibung und/oder Zeichnung offenbarten Einzel- und Kombinationsmerkmale werden als erfindungswesentlich angesehen.

Claims (7)

1. Elektromotorische Betätigungsvorrichtung für Absperrven­ tile, vornehmlich für Sanitär-Absperrventile, wobei das Ventil eine aus dem Ventilgehäuse austretende um höchstens 360° drehbare Ventilwelle mit endseitiger Verzahnung aufweist und zwischen Verzahnung und Ventil­ gehäuse ein gehäusefester oder gegen das Gehäuse dreh­ fest verspannter Mehrkant angeordnet ist, der koaxial zur Ventilwelle und Verzahnung gerichtet ist, dadurch gekennzeichnet,
daß die Betätigungsvorrichtung aus einer gekapselten E-Motor-Getriebe-Einheit (1) besteht, deren Abtriebswelle (18) koaxial zur Ventilwelle (20) ausläuft,
daß koaxial dazu eine Kupplungshülse (4) an das die Kapselung bildende Gehäuse der Motor-Getriebe-Einheit (1) angeflanscht ist, die mit ihrer dem Flansch abge­ wandten Mündung, die im Querschnitt als Polygon (17) ausgebildet ist, drehfest auf den Mehrkant (23) des Ventilgehäuses (7) aufsteckbar ist,
daß in der Kupplungshülse (4) eine koaxial dazu ange­ ordnete Kupplung (6) sitzt, die einerseits mit dem freien Ende der Abtriebswelle (18) und andererseits mit dem gezahnten Ende der Ventilwelle (20) zum Zwecke der Drehmitnahme gekuppelt ist, und daß zwischen Motor- Getriebe-Einheit (1) und Kupplung (6) ein drehfest mit Abtriebswelle (18) oder Kupplung (6) verbundener Schleifkontakt (5) und ein unverdrehbar am Gehäuse (1) oder der Kupplungshülse (4) gehalterter elektrischer Scheibenwiderstand (3) angeordnet ist, die zusammen ein elektrisches Potentiometer bilden, dessen von der relativen Drehung der Abtriebswelle (18) abhängiger tatsächlicher Spannungsmeßwert als Stellgröße für die relative Öffnungs- bzw. Schließstellung des Ventils auswertbar ist.

2. Elektromotorische Betätigungsvorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß am Gehäuse der E-Motor- Getriebeeinheit (1) ein Flanschring (2) mit einer Durch­ griffsmittellochung für die Abtriebswelle (18) befestigt ist, wobei das Gehäuse in der Stirnfläche, die von der Abtriebswelle (18) durchgriffen ist, eine Mittel­ lochung aufweist und an den Randkanten der Mittellochung des Gehäuses und/oder den Randkanten der Durchgriffs­ mittellochung des Flanschringes (2) Zentriervorsprünge (11) angeordnet sind, die in die jeweils andere Lochung eingreifen.

3. Elektromotorische Betätigungsvorrichtung nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß der Flanschring (2) eine gestufte Einsatzöffnung für den mit Mittellochung versehenen Scheibenwiderstand (3) aufweist und ein gegen den Flanschring (2) anspannbarer Flanschrand der Kupplungshülse (4) eine Klemmschulter (10) besitzt, mittels derer der Randbereich des Scheibenwiderstandes (3) gegen eine entsprechend schmale Stufenfläche der Einsatzöffnung preßbar ist.

4. Elektromotorische Betätigungsvorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß der Schleifkontakt (5) als Scheibenelement mit zum Scheibenwiderstand (3) vorragendem, an dessen Kontakt­ fläche anlegbarem Kontaktfinger ausgebildet ist, welches Scheibenelement ein auf die Abtriebswelle (18) bis zu einem Anschlag (24) aufsteckbares Nabenteil umfaßt, das den Scheibenwiderstand (3) mit Spiel durchgreift.

5. Elektromotorische Betätigungsvorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß die koaxial zur Kupplungshülse (4) angeordnete Kupp­ lung (6) etwa topfartig ausgebildet ist und bis auf Anschlag gegen das Scheibenelement des Schleifkontaktes (5) auf die Abtriebswelle (18) aufsteckbar und in dieser Lage sicherbar ist, wobei die Einsatzöffnung (22) für die Abtriebswelle (18) ebenso wie das eingeschobene Ende (19) der Abtriebswelle (18) im Querschnitt unrund, abgeflacht oder polygonal ausgebildet ist.

6. Elektromotorische Betätigungsvorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, daß auf das gezahnte Ende der Ventilwelle (20) ein napf­ artiger Adapter (8) aufgerastet ist, der eine Innen­ zahnung in Korrespondenz mit der Außenzahnung des Endes der Ventilwelle (20) und eine Außenzahnung in Korrespon­ denz mit einer Innenzahnung (16) der topfartigen darauf steckbaren Kupplung (6) aufweist.

7. Elektromotorische Betätigungsvorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, daß die Kupplungshülse (4) in ihrer auf den Mehrkant (23) des Ventilgehäuses (7) aufgesteckten Lage gegen axiale Verschiebung sicherbar ist, insbesondere durch ein radial verstellbares Klemmteil, vorzugsweise eine Klemm­ schraube (15).