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Wahlweise von Hand oder durch einen Elektromotor betäti,-barerVentilantrieb
Die Erfindung betrifft einen wahlweise von Hand oder durch einen Elektromotor betätigbaren
Ventilantrieb, bei dem eine Kupplungsmuffe, welche in Normalstellung die Motorwelle
mit der dazu koaxialen, die Ventilspindel antreibenden Welle verbindet, mittels
einer von außen verstellbaren Gabel gegen Federwirkung in die den Handantrieb einkuppelnde
Stellung verschiebbar und in dieser Stellung durch eine Sperre gehalten ist, die
bei Drehung der Motorwelle gelöst wird.
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Ein Ventilantrieb der genannten Art weist an der die Muffe verstellenden
Gabel eine Nase auf, die bei der Handantriebsstellung der Muffe durch zwei Klinkenhebel
festgehalten wird. Der auf der Motorwelle sitzende Kupplungsteil ist ferner mit
zwei Nocken versehen, die, sobald der Motor läuft, die Klinkenhebel auslenken, so
daß diese die Kupplungsmuffe freigeben, welche sich auf Grund der eingebauten Feder
sodann in Eingriff mit der Motorwelle begibt. Die beiden die Klinkenhebel auslösenden
Nocken sind um 180' versetzt, so daß beim Anlauf des Motors dieser sich zunächst
mindestens um 180' dreht, bevor sich die Kupplung zur Ventilspindel schließt.
Dieser bekannte Ventilantrieb hat den Nachteil, daß der die Kupplungsmuffe in Handbetätigungsstellung
verriegelnde Mechanismus kompliziert und darum störungsanfällig ist. Nachteilig
ist fernerhin, daß das Abkuppeln des Handantriebs bei ungünstiger Stellung der die
Klinkenhebel auslenkenden Nocken nicht sofort erfolgt, wenn der motorseitige Kupplungsteil
beim letzten Ausschalten des Antriebsmotors in einer ungünstigen Stellung stehengeblieben
ist. Der neu angelassene Motor kann sich bei ungünstiger Aus-C aangsstellung fast
um 360' leer drehen, bevor die Kupplung dann mit entsprechend hartem Schlag wirksam
wird.
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Diese Schwierigkeiten und Nachteile werden erfindungsgemäß dadurch
vermieden, daß die Sperre aus einem an der die Kupplungsmuffe steuernden Gabel drehbar
gelagerten Hebel besteht, der bei in die Stellung »Handantrieb« verschobenen Kupplungsmuffe
unter Federwirkung in eine zur Motorwelle parallele Stellung schwenkbar ist und
sich mit seinem freien Ende exzentrisch auf einen mit der Motorwelle fest verbundenen
Flansch abstützt. Auf diese Weise wird eine Einrichtung geschaffen, welche mit nur
einem Verriegelungsglied auskommt, weil die Aufhebung der Sperre nicht durch das
Verriegelungsglied auslenkende Anschläge, sondern. durch die zwischen der Endfläche
des drehbaren Hebels und dem gegenüberliegenden Flansch, auf den er sich beim Einschalten
des Handantriebs abstützt, auftretenden Reibung beruht. Ein weiterer Vorteil der
Erfindung besteht darin, daß die eingeschaltete Sperre nicht nur bei einer oder
zwei bestimmten Winkelstellungen der Motorwelle beim Anlassen des Motors aufgehoben
werden kann, sondern die Auslenkung des die Sperre bildenden Hebels unmittelbar
mit dem Beginn der Drehung der motorseitigen Kupplungshälfte einsetzt.
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Die Erfindung wird an Hand eines Ausführungsbeispiels näher beschrieben.
Es zeigt Fig. 1 eine Vorderansicht des Ventilantriebs in teilweiser Schnittdarstellung
auf der Linie A-A nach Fig. 2, wobei ein Teil des Gehäuses fortgelassen ist, Fig.
2 eine Seitenansicht, bei der der Motor nicht dargestellt g ist, Fig.
3 eine Draufsicht zum Teil im Schnitt entlang der Linie B-B nach Fig.
1 und Fig. 4 einen Schnitt entlang der Linie C-C nach Fig. 3, wobei
ein Teil des Gehäuses in der Ansicht dargestellt ist.
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In den Zeichnungen ist mit 1 eine Ventilspindel bezeichnet,
welche durch ein Gehäuse 2 geht und von einer zwischengeschalteten Schneckenwelle
3 aus über ein Schneckenrad4 und eine Antriebsmutter5 betätigt wird. Die
Schneckenwelle 3 ist so eingerichtet, daß sie wahlweise entweder mit Hilfe
einer Kupplung, die allgemein mit 6 bezeichnet ist, mit einer durch ein Handrad
8 anaetriebenen Welle 7 oder der treibenden Welle 9 eines Elektromotors
10 mit umsteuerbarer Drehrichtung verbunden werden kann. Der Elektromotor
10 ist am Kupplungsgehäuse 11
befestigt, welches mit dem Gehäuse 2
aus einem Stück besteht und von dessen einer Seite ausgeht.
Quer
hierzu ist ein elektrischer Schaltkasten 12 an der Vorderwand des Gehäuses 2 befestigt.
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Die Welle 7 des Handrades i, ist in den gegenüber-,enden Wänden
13 und 14 des Gehäuses 2 drehbar i 'ie,- C ..,eiagert und durch einen Kragen
T 5 gegen Bewegungen in Axialrichtunn, gesichert. An dem in das Kupp-Jungsgehäuse
11 ragenden Ende ist an der Welle 7
ein Zahnrad 16 befestigt.
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Das Ende der Motorwelle 9 liegt in einem zylindrischen Teil
17 des Motorgehäuses, welches eine Verlängerung des Kupplungsgehäuses 11
bildet und CI C
welchem es befestigt ist. Die an einem Ende der Welle
9 angeordnete Hülse 18 ist mit einem Flansch 49 von croßem
Durchmesser sowie mit zwei Kupphingsklauen 20 versehen.
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Die Schneckenwelle3 ist koaxial mit der Motorwefle tjl angeordnet
und in den Kugellagern 21 und 22 vTelchü ihrerseits in der Seitenwand
13 des Gehähises 2 und in einer Konsole 23, die dicht am Ende der
Weile 9 durch das Gehäuse 2 geht, befestigt ,Bind.
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Eine Kupplungsmuffe 24. ist auf dem freien Ende der Schneckenwelle
3 in Nuten geführt. Sie besitzt Axi'ei-iuinfai-ig verlauf ie nde Nuten 25
und ist an 1-,iiem Ende mit zwei Klauen 26 versehen, welche mit den Klauen
20 auf dem Flansch 1.9 in Eingriff treten Können. An ihrem anderen Ende ist
ferner ein Zahnrad 27 angeordnet, welches mit dem Zahnrad 16 auf der
Welle 7 des Handrades 8 kämmt.
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Die Kupplungshülse 24 kann in Axialrichtung mit Hilfe einer Gabel
il außer Eingriff mit dem Flansch 19 auf der Motorwelle
9 gebracht werden. Die Gabel 31 ist an einer Welle 32 befestigt,
die von einem Handhebel 33 aus -edreht wird und hierdurch die Gabel
31 betätiat. Die Gabel 31 besteht aus zwei Armen 34, die mit Naben
35 ausgestattet sind, welche mittels der Stifte 36 an der Welle 3Z
befestigt und durch eine Stanae 37, die eine nach abwärts verlaufende Verlin£iertiii£i
der Arme 34 auf einer Seite bildet, fest verb'undin ist. Ein Zapfen 38 ragt
von jedem Arm 34 der Gabel 31 in die Nut 25 der Kupplungshülse 24.
Die Kupplungshülse 24 wird durch zwei Paare von C-förmigen Federn 39 in Richtung
des Flansches 19
auf der Motorwelle 9 gedrückt, welche Federn die Welle
32 umoreifen und jeweils mit den Endteilen 40 und 41 versehen sind. Die Endteile
40 drücken auf die Stange 37 der Gabel 31, während die Endteile 41
an zwei Vorsprüngen 42 anliegen, die vom Kupplungsgehäuse 11 abstehen. Die
Bewegung der Kupplun',shülse 24 in Richtung vom Flansch 19 fort ist durch
die Zusammendrückbarkeit der Federn 39 beg gre nzt. Die Bewegung der Kupplungshülse
24 in Richtung des Flansches 19 ist durch eine Stellschraube 43, die an der
Stange 37 der Gabel 31 angeordnet ist, und einen Vorsprung 44 am Kupphingsae
C
, häuse 11 festgelegt. Die Stellschraube 43 kann so
einaestellt werden. daß die Klauen 26 und 20 ausreichend tief miteinander
in Eingriff treten.
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An einem der Zapfen 38 der Gabel ist ein drehbar lagerter Hebel
45 angeordnet, der durch eine Druckfeder 46 in eine im wesentlichen parallel zu
der Schneckenwelle 3 verlaufende Stellung gedrückt wird. Der Hebel 45 kann
sich in diese Stellung bewegen, wenn die Kupplungshülse 24 durch Betäti-Z, Cung
des Handliebels 33 entgegen der Wirkung der Feder 39 völlig zurückgezogen
worden ist. Die Kuppluncrsliiilse 24 ist so lang bemessen, daß die Klauen
26 außer Eingriff. mit den Klauen 2 0 sind, wenn ihre Endfläche am
Flansch 19 anliegt und das Z-hrrad 27 niit dem Zahnrad 16 im
Eingriff steht, wobei die Schneckenwelle 3 antriebsmäßig mit dem Handirad
9 verbunden ist.
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Wie am besten aus Fig. 1 hervorgeht. liegt der Hebel 45 exzentrisch
zur Achse der Motorwelle 9 am feststehenden Flansch 19 an. Wenn daher
der Motor 10 eingeschaltet wird und die Welle 9 in Drehungen versetzt,
bewegt sich infolgedessen auf Grund der Reibung zwischen den aneinanderstoßenden
Oberflächen des Hebels 45 und des Flansches 19 das Ende des Hebels 45 und
dreht sich um den Zapfen 38, bis er eine Stellung einnimmt, in der er die
Kupplungshülse 24 nicht mehr entgegen der Wirkung der Federn 39 hält, so
daß diese die Kupplungshülse 24 vorschieben, bis die Klauen 26 mit den Klauen
20 in Eingriff treten und das Zahnrad 27 außer Eingriff mit dem Zahnrad
16 gelangt. Während die Kupplungshülse 24 vorrückt, kommt ein von dem Hebel
45 vorstehender Stift 47 mit einem gehäusefesten Anschlag 48 in Berührung. Das weitere
Vorrücken der Kupplungshülse 24 bewirkt, daß der Stift 47 am Anschlag 48 entlanggleitet,
so daß der Hebel vom Flansch 19
fortgedrückt und außer Berührung mit ihm gehalten
wird, solange sich die Motorwelle 9 dreht. Auf diese Weise wird ein Verschleiß
der Oberflächen des Hebels 45 und des Flansches 19 verhütet. Die Oberfläche
des Flansches 19 kann mit Nuten versehen oder aufgerauht sein, um die Reibung
zwischen Flansch 19 und Hebel 45 zu erhöhen.
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Vorzugsweise ist der Handhebel 33 der Kupplung so angebracht,
daß er selbsttätig in eine betriebsbereite Stellung zurückkehrt, sobald er von der
Bedienungsperson freigegeben wird. Die Welle 32 ist in einer Konsole 49 befestigt,
welche am Gehäuse 11
anaebracht ist und von diesem absteht, um einen Kragen
50, der an einem Ende des Hebels 33 angeordnet ist, aufzunehmen. Der
Kragen 50 wird auf der Welle 32 mittels eines Kragens 51 gehalten,
der seinerseits durch einen Gewindestift 52 an der Welle 32
befestigt
ist. Eine C-förmige oder ein Paar von C-förmigen Federn 53 liegt in einem
Rücksprung 54 im Kragen 50 und ist mit Endstücken 55 und
56 versehen, die durch einen Schlitz 57 gehen. Das Endstück
55 liegt an einem Stift 58 an, der vom Kupplungsgehäuse
11 absteht, und das Endstück 56 stützt sich gegen eine senkrecht verlaufende
Kante des Schlitzes 57 ab. Wenn die Feder oder die Federn 53
gedehnt
sind, liegt die andere senkrechte Kante des Schlitzes 57 an der anderen Seite
des Stiftes 58 an. Wenn die Welle 32 sich in ihrer vorderen Stellung
befindet, in der die Klauen 26 der Kupplungshülse 24 eingreifen, wird der
Kragen 51 am Ende der Welle 32
so eingestellt, daß ein Vorsprung
59 am Kragen an einem Vorspiung, 60 des Handhebels 33 anliegt
oder sich dicht neben ihm befindet.
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Um von Motorantrieb auf Handantrieb überzugehen, wird der Handhebel
33 in der Weise bewegt, daß der Vorsprung 60 auf den Vorsprung
59 drückt, um die Welle 32 im Uhrzeigersinn - von oben gesehen
- zu drehen, wodurch die Feder oder die Federn 53 zusammengedlückt
werden. Wenn der Handhebel 33 freigegeben wird, kehrt er unter der Wirkung
der Feder oder der Federn 53 in seine Ausgangsstellung zurück. Die Spindel
wird auf Grund der selbsttätigen Wirkungsweise des Hebels 45 verriegelt, um den
Rückgang der Kupplungshülse 24 zu verhindern, und der Handhebel 33 braucht
erst dann wieder
betätigt zu werden, wenn abermals von Motorantrieb
auf Handbetätigung übergegangen werden soll.
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Der Motorantrieb erfolgt von der Welle 3 auf das Schneckenrad
4 über eine Schnecke 65, w##lc'iie auf der Welle 3 in einer später
beschriebenen Weise befestigt ist. Das Schneckenrad 4 ist fest mit einer Hülse
66 eines doppelt konischen Rollendrucklagers verbunden, dessen obere Rollen
68 im Unterteil des Gehäuses 2, dessen untere Rollen 69 in einem Hilfsgehäuse
64, das mittels der Schrauben 70 am Gehäuse 2 befestigt ist, untergebracht
sind. Die Schrauben 70 dienen ferner dazu, den Antrieb auf dem Ventil,o",ebäuse
mittels Stützen oder Forinstücken zu befestigen. Die Büchse 66 kann mittels
einer Schraube 67 verriegelt sein.
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Das Schneckenrad 4 ist gegenüber der Antriebsmutter 5 frei
drehbar, deren Ende in einer abgesetzten Bohrung im Inneren der Büchse
66 liegt. Das Schneckenrad 4 ist mit einem Stift 71 versehen, der
seitlich vorsteht und in einem bogenförmigen, am Umfang angeordneten Rücksprung
73 des Flansches 72 der Antriebsmutter 5 liegt. Hierdurch entsteht
im Antrieb eine Totgangverbindung, welche dafür sorgt, daß ein Stoß auf die Ventilspindel
übertragen wird, der nach Art eines Hammerschlags auf ein festgeschlossenes Ventil
wirkt und es aus seinem Sitz hebt. Der Stift 71 bewegt sich bei Beginn eines
öffnungs-oder Schließvorgangs von einem Ende des Rücksprungs bis zum anderen, so
daß für einen ausreichenden toten Gang gesorgt ist, durch welchen der Motor seine
volle Drehzahl erreichen kann, bevor die Antriebskraft auf die Ventilspindel übertragen
wird. Wenn die Betätigungsvorrichtung zum Antrieb eines Steuerventils benutzt wird,
ist eine derartige tote Gangverbindung im Antrieb unerwünscht, so daß diese Vorrichtung
weggelassen und das Schneckenrad unmittelbar mit der Antriebsmutter verkeilt wird.
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Die Ventilspindel 1 steht nach oben über das Gehäuse hinaus
und ist durch ein Rohr 74 abgedeckt, welches von einer abnehmbaren Deckplatte
75 getragen wird. Die Ventilspindel 1 ist mit einem Schraubgewinde
versehen" mit welchem sie mit der Antriebsmutter5 im Eingriff steht, wobei sie gleichzeitig
gegen Drehung gesichert ist und die Antriebsmutter5 auf geeignete Weise gegen Längsbewegungen
fest liegt. In den Fig. 3 und 4 ist die Vorrichtung am Ende einer öffnungsbewegung
des Ventils dargestellt und gleichzeitig ein bevorzugtes Ausführungsbeispiel der
Erfindung gezeigt, bei welchem bei Drehung des Handrades im Uhrzeigersinn das Ventil
sich schließt. Die Schnecke 65 ist rechtsgängig, so daß eine Drehung im Uhrzeigersinn
des Handrades 8 über die Zahnräder 16 und 27 und die Schnecke
35 eine Drehung im Uhrzeigersinn des Schneckenrades 4 erzeugt. Um hierdurch
eine abwärts gerichtete Schließbewegung der Ventilspindel zu erzielen, ist deren
Schraubgewinde linksgängig ausgebildet.
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Der Schließvorgang des Ventils ist selbsttätig durch einen auf ein
bestimmtes Drehmoment ansprechenden Endschalter begrenzt, welcher den Motorstrom
i unterbricht. Die Anbringung eines derartigen Schalters schützt darüber hinaus
das Ventil vor Schäden, im Falle daß auf Grund eines Hindernisses ein Verklemmen
eintritt. Der Schalter arbeitet folgendermaßen: Die Schnecke 65 ist auf einer
Hülse 76 angeordnet, die mittels Nuten auf der Welle 3 verschiebbar
ist, jedoch durch das Lager21 an einer Bewegung in der einen und durch eine starke
Feder in Form Paketes von gewölbten Federscheiben77 an e:--er Bewegung in der anderen
Richtung gehindert ist. Der Hebe178 ist an einer Spinde179 beics';g,', welche in
den elektrisch-.n Schaltkasten 12 füh--t und funktionell mit einem bei einem bestimmten
Drehmoment ansprechenden Endschalter80 verbunden ist. Ein Daumen81 des Hebels78
greift in eine am Umfang der Hülse76 angeordnete Nut82 ein. Wenn sich das Schneckenrad4
im Uhrzeigersinn beim Schließen des Ventils dreht, wird bei plötzlicher Abbremsung
des Schneckenrades auf Grund der erreichten Schließstellung oder eines beim Schließen
auftretenden Verklemmens die Schnecke66 und die Hülse76, auf der die erstere befestigt
ist, in Richtung der Federscheiben77 bewegt und der Schalter 80 durch den
Hebel 78 betätigt. Der Schalter 80
kann so eingestellt werden, daß
er bei einem vorgegebenen Drehmoment in der angetriebenen Welle anspricht. Die Einstellung
ist innerhalb eines weiten Bereiches möglich.
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Der Öffnungsvorgang des Ventils wird durch einen Endschalter abgebrochen,
der durch eine von der Stellung des Ventils abhängige Vorrichtung gesteuert wird.
Zu diesem Zweck steht eine Schnecke83 auf der Antriebsmutter5 im Eingriff mit einem
Schnekkenrad 84 auf der Welle 85-, die in den elektrischen Schaltkasten12 geht und
einen Endschalter86 über ein verstellbares Gestänge87 betätigt. Die Welle85 ist
mit einem Anzeiger88 für die Ventilstellung versehen, der durch ein Fenster
89 im Deckel des Schaltkastens 12 beobachtet werden kann. Der Schließvorgang
des Ventils kann ebenso durch einen von der Welle 85 betätigten Endschalter
beendet werden. Im Schaltkasten sind ferner eine Stromanzeigelampe und Sicherheitsschalter
angeordnet.
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Nach einem abgewandelten Ausführungsbeispiel kann der auf Drehmoment
ansprechende Schalter zusätzlich bei Auftreten eines vorgegebenen Drehmoments auch
während des Öffnungsvorgangs betätigt werden. Zu diesem Zweck wird ein weiteres
Paket von gewölbten Federscheiben zwischen die Hülse76 und das Lager21 gelegt, so
daß die Hülse 76 auf der Schneckenwelle 3 aus ihrer Normalstellung
in beiden Richtungen beweglich ist.
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Das Gehäuse 2 ist mit Öl gefüllt und mit Schraubenverschlüssen
90 zum Füllen, Einstellen des Ölspiegels und Entleeren versehen. Die Dichtungsringe
91 dichten die Schneckenwelle 3 und die Welle 7 des Handrades
8 gegen das Gehäuse 2 ab. Weitere Dichtungen sind zwischen der Antriebsmutter
5 und der Deckplatte 75 sowie zwischen der Büchse 66 und dem
Hilfsgehäuse 64 vorgesehen. Die Durchlässe 92 verbinden das Gehäuse 2 mit
dem Hilfsgehäuse 64. Ein Fettnippel 93 ist am Rohr 74 zur Schmierung der
Ventilspindel 1 angeordnet.
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Obwohl die Betätigungsvorrichtung insbesondere für höhenverstellbare
Ventilspindeln geeignet ist, kann sie auch für angetriebene Wellen oder Ventilspindeln
benutzt werden, die drehend angetrieben werden. In solchen Fällen wird die Antriebsmutter
durch eine Antriebshülse ersetzt, die in Nuten auf der angetriebenen Welle oder
der Ventilspindel geführt ist.