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Die Erfindung bezieht sich auf eine Vorrichtung zur
Durchführung einer mechanischen Kopplung zwischen einem
weglichen Teil eines Geräts und einem
Linearverschiebungsumsetzer, der gebraucht wird, um eine Betriebsposition
dieses beweglichen Teils anzuzeigen.
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Insbesondere ist eine erfindungsgemäße Vorrichtung
vorgesehen, um die Betriebsposition eines linear beweglichen
Elements in einem Stellorgan zum Entfalten und Verstauen von
Schubumkehrern an einem Gasturbinentriebwerk anzuzeigen. Ein
solches Stellorgan ist im US Patent 3 621 763 gezeigt und
umfaßt eine Stange, die durch ein Gewinde mit einem
Ausgabeelement des Stellorgans im Eingriff ist, und die sich dreht,
ohne sich fortzubewegen, wenn die Ausgabeelemente sich
linear bewegen.
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Die Stange ist nötig, um eine Anzeige für die Position
des Ausgabeelements relativ zu einem festen Teil des
Stellorgans zu liefern. Wenn jedoch eine Verbindung zwischen dem
Ausgabeelement und einem Teil, auf das es wirkt, derart ist,
daß sie die Drehung des Ausgabeelements relativ zu dem
genannten festen Teil ermöglicht, dann gibt die Gewindestange
eine falsche Positionsanzeige.
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Die europäische Patentanmeldung 0 303 399 offenbart
einen Linearpositionsumsetzer, der auf die Drehungen eines
rotierenden Teils und damit auf die Ausgabeposition des
Stellorgans reagiert, und zeigt eine Vorrichtung, mit der
die Bewegung eines Eingabeelements des Umsetzers bei
vorgegebenen Grenzpositionen angehalten wird. Ein axial
bewegliches Element hat einen Gewindebereich, der in
entsprechende Gewinde an der Oberfläche einer Bohrung innerhalb
des rotierenden Teils eingreift. Das axial bewegliche
Element trägt zwei Anschläge, die mit einer von dem
rotierenden Teil getragenen Nase zusammenwirken, um Extrema der
Linearbewegung des axial beweglichen Elements bezüglich des
rotierenden Teils zu definieren. Federbeaufschlagte
Feststellvorrichtungen verhindern eine Drehung des axial
beweglichen Elements, wodurch die Drehung des rotierenden Teils
aufgrund des Eingriffs des Gewindebereichs in die
entsprechenden Gewinde des rotierenden Teils eine axiale
Bewegung des axial beweglichen Elements verursacht. Ein
Anschlagen der Nase an einem der Anschläge ermöglicht jedoch,
daß das übertragene Drehmoment die Feststellvorrichtungen
überwindet und eine Drehung des axial beweglichen Elements
und ein Ende der Linearbewegung verursacht, wodurch die
Eingabe in den Umsetzer angehalten wird. Da die
Grenzpositionen und der Umsetzer bezüglich des festen Teils des
Stellorgans stationär sind, wird der Umsetzer an jedem Ende
der Stellorganbewegung wirksam zurückgesetzt.
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Ein Nachteil der in EP-A-0 303 399 gezeigten
Vorrichtung ist, daß die Rücksetzpositionen des Umsetzers von der
ursprünglichen axialen Position des letzteren relativ zu dem
festen Teil abhängen. Der Umsetzer erfordert daher eine
präzise Anfangspositionierung, die nur beim ursprünglichen
Zusammenbau oder durch eine Fabriküberholung erreicht werden
können. Die vorliegende Erfindung gibt eine Vorrichtung an,
mit der ein Umsetzer ausgetauscht werden kann, ohne daß
dessen Rücksetzpositionen beeinflußt werden.
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Erfindungsgemäß ist eine Vorrichtung vorgesehen zum
Koppeln eines drehbaren Teils an einen
Linearbewegungsumsetzer, mit einem Stiel, der mit einem linear beweglichen
Kern des Umsetzers im Eingriff ist, wobei der Stiel
bezüglich des drehbaren Teils axial beweglich ist und einen
ersten Vorsprung hat, der an einer ersten Begrenzung der
Linearbewegung des Stiels mit einem ersten Anschlag in
Eingriff bringbar ist, dadurch gekennzeichnet, daß eine
Mutter axial an einem stationären Teil des Umsetzers
angebracht ist und durch eine federbeaufschlagte
Feststellvorrichtung drehunbeweglich gehalten ist, wobei der
Stiel axial bezüglich des drehbaren Teils gleitbeweglich ist
und gewindet mit der Mutter im Eingriff ist, und wobei der
erste Anschlag an der Mutter vorgesehen ist, um an der
ersten Begrenzung Kontakt zwischen dem ersten Anschlag und
dem ersten Vorsprung zu verursachen, um die Mutter zu
zwingen, die Feststellvorrichtung zu überwinden und mit dem
Stiel zu rotieren, wodurch jenseits der ersten Begrenzung
die Position des Kerns unverändert bleibt.
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In einer bevorzugten Ausgestaltung hat der Stiel einen
zweiten Vorsprung, der an einer gegenüberliegenden
Begrenzung der Linearbewegung des Stiels mit einem zweiten
Anschlag an der Mutter in Eingriff bringbar ist, um diese zum
Rotieren zu bringen und die Position des Kerns unverändert
zu halten.
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Eine Ausgestaltung der Erfindung wird nun beispielhaft
unter Bezgunahme auf die begleitenden Zeichnungen
beschrieben, von denen:
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Fig. 1 ein Längsschnitt durch ein Ende eines
Linearstellorgans ist,
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Fig. 2 ein Querschnitt eines Teils von Figur 1 in
vergrößertem Maßstab ist, und
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Fig. 3 eine perspektivische Darstellung einer Kopplung
ist, die ein Teil von Figur 2 bildet.
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Fig. 1 zeigt ein Ende eines Linearstellorgans von im
US-Patent 3 621 763 gezeigten und beschriebenen Typ. Das
Stellorgan hat ein Gehäuse 10, innerhalb dessen ein
Ausgabeelement 11 durch Fluiddruck axial beweglich ist. Eine Stange
12 ist im Gehäuse 10 gelagert und gegen axiale Bewegung
relativ zum Gehäuse eingespannt. Die Stange 12 erstreckt
sich in einer Bohrung des Ausgabeelements 11 und hat ein
hochwirksames Gewinde 13, das mit einem komplementären
Gewinde 14 im Element 11 in Eingriff steht. Ein Zahnrad 15
ist an der Stange 11 so verankert, daß es sich mit dieser
dreht, und ist im Eingriff mit einer Schnecke 16, von der
eine flexible Übertragung (nicht gezeigt) zu einer
entsprechenden Schnecke in einem identischen Stellorgan
verläuft. Dadurch sind die Stellorgane gezwungen, im Einklang
miteinander zu arbeiten.
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Ein Linearbewegungsumsetzer 17 ist am Gehäuse 10
montiert und hat einen Eingabestiel 24, der sowohl linear
beweglich als auch drehbar ist, wobei aber nur die lineare
Bewegung zu einer Änderung in der Ausgabe des Umsetzers 17
führt. Die Kopplung zwischen der Stange 12 und dem Umsetzer
17 geschieht über eine mit 20 bezeichnete Vorrichtung, die
in Figuren 2 und 3 genau gezeigt ist.
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Wie in Figur 2 gezeigt, ist eine innerlich gekeilte
Hülse 20 in einer Bohrung in der Stange 12 mit Hilfe eines
radialen Vorsprungs 21 angeordnet und wird von einer Mutter
22 am Platz gehalten. Die Keilhülse 20 ist im Eingriff mit
komplementären Keilen an einem Ende 23 eines Stiels 24, so
daß letzterer sich mit der Stange 12 dreht und frei in ihr
gleitbeweglich ist. Am anderen Ende des Stiels 24 ist der
bewegliche Kern 25 des Umsetzers 17 befestigt. Der Kern 25
wirkt mit im Umsetzergehäuse angeordneten, relativ
stationären Spulen zusammen. In einem Ende des Gehäuses des
Umsetzers 17 oder daran befestigt befindet sich eine
Gewindehülse 26, die mit einem Gewindebereich 27 des Stiels 24 in
Eingriff ist. Wie in Figur 3 gezeigt, hat die Hülse 26 an
ihrem Umfang eine Mehrzahl von im gleichen Winkelabstand
angeordneten Einkerbungen 28, die Kugeln 29 erfassen können,
die in diametral gegenüberliegenden radialen Kanälen 30 am
oder im Ende des Umsetzers 17 axial gleitbeweglich sind. Die
Kugeln 29 werden jeweils durch Federn 31 im Eingriff mit der
Hülse 26 gebracht und bilden so eine federbeaufschlagte
Feststellvorrichtung für die Hülse 26.
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Wie in Figur 3 deutlicher gezeigt ist, trägt der Stiel
24 Teile 33, 34 mit Flächen 35, 36, die jeweils in
entgegengesetzte Drehrichtungen des Stiels 24 gerichtet sind. Eine
Drehung C des Stiels 24 im Uhrzeigersinn ist verbunden mit
seiner Bewegung nach rechts, in der Darstellung der
Zeichnung, bis die Fläche 35 mit einem Anschlag 37 an der Hülse
26 im Eingriff kommt, woraufhin die Hülse 26 ihre
Feststellvorrichtung überwindet und zusammen mit dem Stiel 24
rotiert. Dadurch wird die axiale Bewegung des Stiels 24
angehalten, und das Ausgangssignal des Umsetzers bleibt bei
weiterer Drehung des Stiels 24 im Uhrzeigersinn konstant.
Eine Drehung des Stiels 24 im Gegenuhrzeigersinn führt
entsprechend zu seiner Bewegung nach links, bis die Fläche 36
im Eingriff mit einem Anschlag 38 (Figur 2) kommt, der dem
Anschlag 37 entspricht, und an der diesem gegenüberliegenden
Seite der Hülse liegt, wodurch die axiale Bewegung des
Stiels 24 angehalten wird. Der Anschnittwinkel des Gewindes
am Abschnitt 27 wird gewählt mit Rücksicht auf den
Anschnittwinkel des Gewindes 13 (Figur 1), den Verfahrweg des
Stellorgans und den Abstand zwischen den Teilen 33, 34. Das
letzte dieser Maße ist bestimmt durch den zulässigen
Verfahrweg des Umsetzerkerns 25 und ist geringfügig größer als
die Bewegung des Stiels 24 in Reaktion auf Bewegung des
Stellorganausgabeelements 11 zwischen seinen
Begrenzungspositionen.
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Zum Zusammenbau, egal ob beim ersten Mal oder beim
Ersetzen, kann der Stiel 24 einfach durch die Hülse 26
durchgeschraubt werden, bis die passende der Flächen 35, 36
im Eingriff mit dem Anschlag 37 oder 38 kommt. In diesem
Zustand wird die Ausgabe des Umsetzers auf Null oder einen
Ausgangswert gesetzt, indem z. B. die axiale Position der
Umsetzerspulen relativ zum Gehäuse mit Abstandhaltern
justiert wird. Zum Anbau an das Stellorgan wird der Umsetzer
17 an das Gehäuse 10 des Stellorgans so angebaut, daß das
Ende 23 des Stiels 24 in Eingriff mit den Keilen in der
Hülse 20 kommt. Das Stellorganausgabeelement 11 wird dann in
eine seiner Begrenzungspositionen gefahren, wodurch entweder
die ursprünglich angeschlagene der Flächen 35, 36 mit ihrem
Anschlag im Eingriff bleibt, oder der Stiel sich in seine
andere axiale Begrenzungsposition bewegt, je nach
Bewegungsrichtung des Stellorgans. In beiden Fällen ist der Stiel in
einer Begrenzungsposition, die der passenden
Stellorganbegrenzungsposition entspricht. Das Stellorgan wird dann zum
anderen Ende seines Verfahrwegs bewegt, wodurch der Stiel 24
nahe an seine andere axiale Begrenzungsposition kommt, sie
aber aufgrund seines etwas größeren zulässigen Verfahrwegs
nicht ganz erreicht, wie im vorhergehenden Absatz
beschrieben. Da die Hülse 26 vom Umsetzer getragen wird, haben die
Anschläge 37, 38 feste Positionen relativ sowohl zum Gehäuse
als auch zum Umsetzer 17, dessen axiale Position relativ zum
Stiel 12 ohne Bedeutung ist.