Elektromotorischer Antrieb für Ventile, Schieber oder dergleichen Die Erfindung bezieht sich auf einen elektromo torischen Antrieb für Ventile, Schieber oder derglei chen, bei dem bei Überschreiten eines bestimmten Normaldrehmomentes ein entgegen einer Federkraft axial verschiebbares, drehmomentübertragendes Ge triebeteil Endausschalter betätigt und eine Vorrich tung beim Anlaufen kurzzeitig ein das Normaldreh moment übersteigendes Lösungsmoment wirksam werden lässt.
Bei einem elektromotorischen Antrieb von Schie bern, Ventilen oder dergleichen ist es erforderlich, dass der Antrieb bei 'Überschreiten eines bestimmten Drehmoments abgeschaltet wird, damit im Fall einer Blockierung durch Fremdkörper; eines Hängenblei- bens oder ähnlicher Störungen ein Beschädigen ver mieden wird. Ferner soll das bewegliche Teil des Ab sperrorgans (Ventilteller, Schieberkeil) mit einem be stimmten begrenzten Drehmoment in die Schliesstel lung gebracht werden, damit die Dichtigkeit des Verschlusses gewährleistet ist.
Nach Erreichen der öffnungs- oder Schliesstellung soll sich der Antrieb selbsttätig ausschalten. Diese Forderungen lassen sich dadurch erfüllen, dass in dem Kraftübertragungsweg zwischen dem Motor und dem beweglichen Teil des Absperrorgans ein Getriebeteil vorgesehen wird, das in Abhängigkeit von dem übertragenen Drehmoment gegen eine Federkraft verschiebbar ist und bei Errei chen einer bestimmten Stellung in der einen und in der anderen Antriebsrichtung jeweils einen Endaus- schalter betätigt, der den Antrieb stillsetzt. Die Stel lung wird so gewählt, dass sie dem gewünschten Endmoment beim Schliessen bzw.
öffnen des Ab sperrorgans entspricht. Der Antrieb wird daher selbsttätig abgeschaltet, sobald das bewegliche Teil des Absperrorgans bei Erreichen seiner Endstellung mit dem gewünschten Endmoment auf seinen An- schlag gepresst wird, oder wenn während der Bewe gung dieses Teils dieses Normaldrehmoment aus irgendeinem Grund überschritten wird.
Nun besteht aber die weitere Forderung, dass beim Anlaufen des Antriebs kurzzeitig ein wesentlich grösseres Drehmoment wirksam wird, damit das be wegliche Teil des Absperrorgans von seinem Sitz ge löst werden kann. Dieses Lösungsmoment könnte mit der zuvor beschriebenen Anordnung niemals erreicht werden, weil der Antrieb bereits beim Erreichen des wesentlich kleineren Normaldrehmoments stillgesetzt würde. Es muss daher eine Einrichtung vorgesehen werden, welche beim Anlaufen das grössere Lösungsmoment kurzzeitig zur Wirkung kommen lässt.
Da es jedoch möglich ist, dass auch das grössere Lösungsmoment nicht zum Lösen des An triebs ausreicht, ist zur Vermeidung einer Zerstörung des Antriebs eine weitere Schutzeinrichtung er wünscht, die beim Überschreiten des maximal zuläs sigen Lösungsmoments den Antrieb ausschaltet.
Es sind Antriebe bekannt, welche alle zuvor ge schilderten Wirkungen ergeben. Bei einer bekannten Anordnung dieser Art sind mit dem axial verschieb baren Getriebeteil Steuernocken verbunden, welche zwei zweipolige Umschalter betätigen. Weitere Schal ter werden von dem beweglichen Absperrorgan in der einen bzw. anderen Endstellung geschlossen. Die verschiedenen Schalter sind so miteinander und: mit den Schützen des Elektromotors verdrahtet, dass die gewünschte Drehmomentbegrenzung eintritt. Dies wird jedoch mit einem verhältnismässig teueren und komplizierten Aufbau erkauft.
Es können keine han delsüblichen Schalter verwendet werden, sondern für jeden Anwendungsfall müssen besondere Steuernok- ken und dazu passende Schalter gefertigt werden. Dabei ist zu bedenken, dass ein möglichst einfacher und betriebssicherer Aufbau gerade für Ventil- und Schieberantriebe unerlässlich ist, weil diese oft unter sehr rauhen Betriebsbedingungen arbeiten müssen.
Ziel der Erfindung ist daher die Schaffung eines Antriebs der eingangs angegebenen Art, der im Ver gleich zu den bekannten Anordnungen einen sehr einfachen und betriebssicheren Aufbau hat und den noch alle gestellten Anforderungen erfüllt.
Der Antrieb nach der Erfindung kennzeichnet sich dadurch, dass jeder Endschalter in der Betäti gungsrichtung gegen eine seine Betätigungskraft übersteigende Federkraft als Ganzes verstellbar ist.
Bei diesem Antrieb wird jeder Endschalter betä tigt, wenn das axiale verschiebbare Getriebeteil gegen die Federkraft in der betreffenden Richtung um eine Strecke verschoben ist, die dem zulässigen Normal- drehmoment entspricht. Dann schaltet der betreffen de Endschalter den Antrieb in dieser Richtung aus. Wenn dagegen das grössere Lösungsmoment zur Wirkung kommen soll, kann der ganze Endschalter gegen seine Federkraft in der Betätigungsrichtung verschoben werden, so dass das axial verschiebbare Getriebeteil die Feder um eine dem grösseren Lösungsmoment entsprechende Strecke weiter zu sammendrücken kann.
Eine erste Ausführungsform der Erfindung be steht darin, dass eine Schaltvorrichtung beim Anlau fen den in der betreffenden Antriebsrichtung wirksa men Endausschalter kurzzeitig überbrückt.
Bei dieser Ausführungsform schiebt das axiale verschiebbare Getriebeteil den betreffenden Endaus- Schalter vor sich her, so dass er sich über die dem Normaldrehmoment entsprechende Stellung hinaus bis in die dem Lösungsmoment entsprechende Stel lung bewegen kann.
Eine andere Ausführungsform der Erfindung be steht darin, dass das angetriebene Organ mit jedem Endausschalter mechanisch derart verbunden ist, dass es bei Erreichen seiner Endstellung den in der Gegenrichtung wirksamen Endausschalter in seiner Betätigungsrichtung um eine solche Strecke verstellt, dass er von dem axial verschiebbaren Getriebeteil erst bei Überschreiten des Lösungsmoments betätigt wird.
Ein wesentlicher Vorteil beider Ausführungsfor men besteht darin, dass als Grenzschalter einfache gekapselte Ausschalter verwendet werden können, beispielsweise die handelsüblichen Mikroschalter.
Die Erfindung wird an Hand der Zeichnung bei spielshalber erläutert. Darin zeigen: Fig. 1 eine Ansicht des Getriebes mit den End schaltern bei der ersten Ausführungsform, Fig. 2 ein schematisches Schaltbild für die erste Ausführungsform und Fig. 3 eine schematische Darstellung einer zwei ten Ausführungsform.
Fig. 1 zeigt die Abtriebswelle 1 des Antriebsag gregats 2. Auf dieser Antriebswelle ist ein schräg verzahntes Ritzel 3 drehfest, aber axial verschiebbar gelagert. Das Ritzel kämmt mit einem schräg ver- zahnten Zahnrad 4 auf der Spindel 5, die das beweg liche Teil des Absperrorgans betätigt und steigend oder nicht steigend ausgeführt sein kann. Das Ritzel 3 wird durch Federn 6 und 7, die gegen Reguliermut- tern 8 bzw. 9 abgestützt sind, in der Mittelstellung gehalten, wenn die Anordnung im Stillstand ist.
Beim Betrieb entsteht infolge des übertragenen Drehmo ments an den schrägen Zahnflanken eine axiale Kraftkomponente, welche das Ritzel 3 je nach der Antriebsrichtung gegen die Kraft der Feder 6 oder gegen die Kraft der Feder 7 zu verschieben sucht. Das Ritzel 3 nimmt dann eine Stellung ein, die von der Grösse des übertragenen Drehmoments abhängt. Durch eine entsprechende Vorspannung der Federn wird erreicht, dass die Axialbewegung des Ritzels erst bei Überschreiten eines bestimmten Drehmoment wertes einsetzt.
Zu beiden Seiten des Ritzels 3 sind Endschalter 10 bzw. 11 angeordnet. Diese Endschalter sind nicht starr an dem Getriebegehäuse befestigt, sondern über Federn 14 bzw. 15 an starren Trägern 16 bzw. 17 abgestützt. Einstellmuttern 12 bzw. 13 erlauben die Einstellung der Federkraft. Die Federn werden so eingestellt, dass sie eine Verschiebung der Schalter erst bei einer Kraft zulassen, welche die zur Betäti gung des Schalters erforderliche Kraft übersteigt.
Die Betätigung der Schalter 10 und 11 erfolgt durch Schaltarme 19 bzw. 20, die so in die Bahn des Ritzels 3 ragen, dass sie von diesem erfasst werden, wenn sich das Ritzel um eine bestimmte Strecke in der betreffenden Richtung bewegt. Der Schalter 10 wird also dann betätigt, wenn bei der einen Drehrich tung (die beispielsweise dem Schliessen des Absper rorgans entspricht) ein bestimmtes Drehmoment überschritten wird, dessen Grösse durch die Kraft der Feder 6 bestimmt ist. In entsprechender Weise wird der Schalter 11 betätigt, wenn beim Öffnen des Ab sperrorgans ein durch die Kraft der Feder 7 be stimmtes Drehmoment überschritten wird.
Es ist zu ersehen, dass die Endschalter 10 und 11 einfache, handelsübliche Ausschalter sein können, beispielsweise sogenannte Mikroschalter. Die ge schilderte Wirkungsweise hängt nicht vom Aufbau der Schalter, sondern von deren Einbau mittels der Federn 13, 14, der Muttern 12, 13 und der Träger 16, 17 ab.
In Fig. 2 ist der Anschluss der Endschalter 10 und 11 dargestellt. Als Beispiel ist angenommen, dass die Spindel 5 direkt mit dem Keil 21 eines Absperr schiebers 22 verbunden und steigend ausgeführt ist. Ferner ist angenommen, dass sich das Ritzel 3 beim Senken des Schieberkeils 21 nach oben und beim Heben nach unten verschiebt.
Der Endschalter 10 liegt in dem Erregungsstrom kreis des das Senken bewirkenden Schaltschützes 23, während der Schalter 11 in dem Stromkreis des Schaltschützes 24 liegt, welches das Antriebsaggregat 2 in der Hubrichtung einschaltet.
Die Schalter 10 und 11 sind so ausgeführt, dass sie normalerweise geschlossen sind und bei ihrer Be- tätigung geöffnet werden. In dem Erregungsstrom kreis des Schützes 23 liegt in Reihe mit dem Schalter 10 ein Handschalter 25, der zum Einschalten der Schliessbewegung des Schiebers 22 dient. Ein ent sprechender Schalter 26 liegt im Erregungsstromkreis des Schützes 24 und ermöglicht das Einschalten der Öffnungsbewegung des Schiebers.
Parallel zu dem Schalter 10 liegt ein weiterer Schalter 27 und parallel zu dem Schalter 11 ein Schalter 28. Diese Schalter sind so angeordnet, dass sie normalerweise geöffnet sind. Durch ein mit der Spindel 5 verbundenes Glied 29 wird der Schalter 27 kurz vor Erreichen der obersten Grenzstellung des Schieberkeils 21 geschlossen. Er wird wieder ge öffnet, kurz nachdem der Schieberkeil 21 bei der Ab wärtsbewegung die obere Grenzstellung verlassen hat.
In entsprechender Weise wird der Schalter 28 geschlossen, kurz bevor der Schieberkeil 21 die un tere Grenzstellung erreicht hat, und er öffnet sich wieder kurz nach dem Verlassen der unteren Grenz- stellung des Schieberkeils. Solange die Schalter 27 bzw. 28 geschlossen sind, sind die Endschalter 10 bzw. 11 überbrückt und damit unwirksam.
Die beschriebene Anordnung hat die folgende Wirkungsweise: Es sei angenommen, dass der Schie- berkeil 21 in der dargestellten oberen Grenzstellung steht und geschlossen werden soll. Durch Schliessen des im Stromkreis des Senkschützes 23 liegenden Schalters 25 wird dieses Schütz erregt, so dass sich das Antriebsaggregat 2 in der Senkrichtung zu drehen beginnt. Zu Beginn dieser Bewegung ist der Schalter 27 geschlossen, so dass der Endschalter 10 über brückt ist; kurz nach Verlassen der obersten Stellung des Schieberkeils 21 öffnet sich aber der Schalter 27, so dass der Stromkreis des Schützes 23 nur noch durch den normalerweise geschlossenen Endschalter 10 aufrechterhalten wird.
Solange die Senkbewegung des Schieberkeils 21 normal erfolgt, ist das erforderliche Antriebsmoment so gering, dass sich das Kitzel 3 nicht gegen die Vor spannung der Feder 6 nach oben verschiebt: Stösst dagegen der Schieberkeil 21 auf ein Hindernis, das seine weitere Abwärtsbewegung hemmt, so erhöht sich das Widerstandsmoment, und das Kitzel 3 be ginnt sich beim überschreiten eines bestimmten Drehmomentes gegen die Kraft der Feder 6 nach oben zu bewegen.
Bei Erreichen des zulässigen Nor malmoments stösst das Kitzel gegen den Schaltarm des Endschalters 10, wodurch dieser geöffnet wird. Dadurch wird der Stromkreis des Schützes 23 unter brochen und das Schütz fällt ab, so dass das Antriebs aggregat stillgesetzt wird. Gegebenenfalls- kann dann durch Schliessen des Schalters 26 der Stromkreis des Hubschützes 24 geschlossen werden, so dass der Schieberkeil 21 wieder gehoben wird.
Wenn dagegen der Schieberkeil 21 seine Ab wärtsbewegung ungehindert bis zur unteren Grenz stellung fortsetzen kann, wird kurz vor Erreichen dieser Grenzstellung der Schalter 28 geschlossen. Kurz danach stösst der Schieberkeil 21 auf den un teren Anschlag, wodurch er angehalten wird. Da durch steigt wieder das - Antriebsmoment; und das Kitzel 3 bewegt sich nach oben. Sobald das zulässige Normalmoment erreicht ist, wird der Endschalter 10 wieder betätigt, und der Antrieb wird stillgesetzt.
Da durch wird erreicht, dass der Schieber 22 mit einem bestimmten Schliessmoment. geschlossen ist, das durch die Einstellung der Feder 6 bestimmt ist und dem zulässigen NTormalmoment entspricht. Dadurch ist -ein dichter Verschluss des Schiebers in der Schliesstellung gewährleistet.
Wenn der Schieber wieder geöffnet werden soll, wird der Handschalter 26 des Hubschützen 24 betä tigt. Es sei nun angenommen, dass sich der Schieber- keil 21 etwas festgefressen hat, so dass zum Lösen ein Drehmoment erforderlich ist, welches grösser als das zulässige Normalmoment ist. Das Kitzel 3 wird sich daher gegen die Kraft der Feder 7 nach unten bewegen und den Endschalter 11 betätigen. Diese Betätigung des Endschalters 11 bleibt aber ohne Wir kung, weil der Schalter durch den noch geschlossenen Schalter 28 überbrückt ist.
Der Antrieb wird trotz der Betätigung des Schalters 11 nicht ausgeschaltet, und das Drehmoment steigt weiter an. Das Kitzel 3 be wegt sich daher noch weiter nach unten und nimmt dabei den ganzen Endschalter 11 mit, den es gegen die Kraft der Feder 15 verschiebt. Sobald der Schie- berkeil 21 gelöst ist, und seine Aufwärtsbewegung beginnt, fällt das Drehmoment auf das normale An triebsmoment, und das Kitzel 3 kehrt- in seine Mittel stellung zurück.
Der Schalter 11 wird- dadurch wieder freigegeben und schliesst sich. Kurz -nach Verlassen der Endstellung des Schieberkeils 21 öffnet sich der Schalter 28, so dass der Endschalter 11 seine norma le Überwachungsfunktion übernehmen kann. Wenn nun bei der Aufwärtsbewegung des Schieberkeils 21 ein Hindernis auftritt oder der Schieberkeil seinen oberen Anschlag erreicht, betätigt das Kitzel 3 -den Endschalter 11 und setzt dadurch den Antrieb still.
Um eine Zerstörung der Anlage zu vermeiden, wenn sich der Schieberkeil 21 auch bei dem grossen Lösungsmoment nicht bewegt; können weitere Grenzschalter vorgesehen werden, die entweder - von dem Kitzel 3 bei Erreichen einer dem maximalen Lösungsmoment entsprechenden Stellung betätigt werden, oder durch die Gehäuse der Endschalter 10 bzw. 11, wenn diese um eine bestimmte Strecke ver schoben sind. Bei dem in Fig. 2 dargestellten Ausführungsbei spiel werden die Schalter 27 und 28 durch ein von der Stellung des Schieberkeils 21 abhängiges Organ 29 betätigt.
Es könnte statt dessen auch ein -Zeit- schaltwerk vorgesehen werden, das nach dem Ein schalten des Antriebsaggregats den betreffenden Schalter 27 bzw. 28 für eine kurze Zeit geschlossen hält.
In Fig. 3 ist eine andere Ausführung- dargestellt, welche Schalter 27 und 28 sowie das Anbringen zu- sätzlicher Grenzschalter zur Begrenzung des Lösungsmomentes überflüssig macht. Hierzu ist al lerdings Voraussetzung, dass die Spindel 5 als stei gende Spindel ausgebildet ist, was bei der Anordnung von Fig. 2 nicht unbedingt erforderlich ist.
Die Schal ter 10 und 11 sind mit schematisch angedeuteten Ku lissen 30 bzw. 31 verbunden, welche mit Anschlägen 32 bzw. 33 an der Spindel 5 zusammenwirken. Die Kulisse 30 wird von dem Anschlag 32 erfasst, kurz bevor der Schieberkeil 21 seine obere Grenzstellung erreicht. Diese Kulisse nimmt dann den Grenzschal- ter 10 gegen die Kraft der Feder 14 um eine kurze Strecke mit.
Dies hat zur Folge, dass sich das Ritzel 3 um eine grössere Strecke gegen die Kraft der Feder 6 verstellen muss, bevor es den Endschalter 10 betäti gen kann. Dies bedeutet, dass der Endschalter 10 erst bei einem grösseren Drehmoment in der Senkrich tung anspricht.
Dieses grössere Drehmoment ent spricht dem maximal zulässigen Lösungsmoment. Sobald der Schieberkeil 21 die obere Grenzstellung verlassen hat, kehrt der Schalter 10 in seine Normal stellung zurück, so dass er den Stromkreis des Schüt- zes 23 bereits beim Erreichen des zulässigen Normal moments unterbricht.
In gleicher Weise arbeitet der Anschlag 33 mit der Kulisse 31 beim Erreichen der unteren Grenz- stellung des Schieberkeils 21 zusammen.