DE19826055A1 - Betätigungsvorrichtung für ein Ventil und zugehöriger Inverter - Google Patents

Abstract

Eine Betätigungsvorrichtung (1) für ein Ventil weist ein Stellglied (15) auf, das über einen die Bewegungsrichtung des Stellgliedes (15) umkehrenden Inverter (21) auf ein Kupplungsglied (Ausgangselement 23) wirkt. Der Inverter (21) weist ein Eingangselement (22), das vom Stellglied (15) längs einer Achse (E) verlagerbar ist, mit wenigstens einer Eingangskeilfläche (30, 31), ein Ausgangselement (23), das ebenfalls längs der Achse (E) verlagerbar ist, mit wenigstens einer Ausgangskeilfläche (34, 35) und mindestens ein Zwischenelement (24, 25) auf, das senkrecht zur Achse (E) geführt ist sowie je zwei Zwischenkeilflächen (32, 33, 36, 37) trägt, von denen unter dem Einfluß einer Querkraft jeweils die erste an einer Eingangskeilfläche (30, 31) und die zweite mit entgegengesetzter Neigung zur Achse (E) an einer Ausgangskeilfläche (34, 35) anliegt. Auf diese Weise erhält man einen Inverter, der nur einen geringen Platzbedarf hat und gut geschützt eingebaut ist. Ein solcher Inverter (21) kann auch als selbständiges Bauelement vertrieben werden.

Description

Die Erfindung bezieht sich auf eine Betätigungsvorrich­ tung für ein Ventil, mit einem Stellglied, das über ei­ nen die Bewegungsrichtung des Stellgliedes umkehrenden Inverter auf ein Kupplungsglied, das mit dem Verschluß­ stück des Ventils kuppelbar ist, wirkt, sowie auf einen Inverter zur Bewegungsumkehr.

Aus DE 26 19 413 C3 ist eine gattungsgemäße Betäti­ gungsvorrichtung für thermostatisch betätigbare Ventile bekannt. Als Inverter wird ein zweiarmiger Hebel ver­ wendet, der in einem Ventilaufsatz schwenkbar gelagert ist. An einem Arm greift das Stellglied an. Der andere Arm greift in ein Kupplungsglied, das gleichachsig mit einem in Öffnungsrichtung federbelasteten Verschluß­ stück und einem dieses und das Kupplungsglied verbin­ denden Ventilstift angeordnet ist. Ein solcher Inverter hat den Vorteil, daß mit ein und demselben Stellglied wahlweise ein Wärmeventil, das mit steigender Tempera­ tur schließt, oder ein Kälteventil, das mit steigender Temperatur öffnet, betätigt werden kann.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine weitere Betätigungsvorrichtung der eingangs beschriebenen Art anzugeben.

Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß dadurch gelöst, daß der Inverter aufweist:

• a) ein Eingangselement, das vom Stellglied längs einer Achse verlagerbar ist, mit wenigstens einer Ein­ gangskeilfläche,
• b) ein Ausgangselement, das ebenfalls längs der Achse verlagerbar ist, mit wenigstens einer Ausgangs­ keilfläche und
• c) mindestens einem Zwischenelement, das senkrecht zur Achse geführt ist sowie je zwei Zwischenkeilflächen trägt, von denen unter dem Einfluß einer Querkraft jeweils die erste an einer Eingangskeilfläche und die zweite mit entgegengesetzter Neigung zur Achse an einer Ausgangskeilfläche anliegt.

Wenn das Eingangselement durch das Stellglied in Rich­ tung auf das Verschlußstück verlagert wird, wird das mindestens eine in Querrichtung geführte Zwischenele­ ment seitlich verlagert. Das wiederum hat zur Folge, daß das Ausgangselement, das durch die Rückstellfeder des Verschlußstücks belastet ist, sich in Richtung auf das Eingangselement bewegt. Der Inverter ist zwischen dem Stellglied und dem Ventilstift angeordnet. Dort ist er gut geschützt untergebracht und beansprucht nur we­ nig Platz.

Empfehlenswert ist es, daß das Eingangselement zwei symmetrisch angeordnete Eingangskeilflächen und das Ausgangselement zwei symmetrisch angeordnete Ausgangs­ keilflächen aufweist und daß zwei symmetrisch angeord­ nete Zwischenelemente vorgesehen sind, die durch die Querkraft gegeneinander belastet sind. Hierbei arbeiten Eingangs-, Zwischen- und Ausgangselemente weitgehend symmetrisch zueinander, was es erlaubt, ohne gehäusefe­ ste Führungen für die Eingangs- und Ausgangselemente auszukommen. Der Ventilschaft ist dabei im wesentlichen axial belastet, was eine lang dauernde Abdichtung ge­ währleistet.

Vorzugsweise haben alle Keilflächen den gleichen oder spiegelbildlich gleichen Neigungswinkel zur Achse. Dies führt zu einer 1 : 1-Umkehrbewegung. Wenn man die Keilflächen spiegelbildlich unterschiedlich gestaltet, kann man den Verstärkungsfaktor ändern.

Mit Vorteil ist die Querkraft durch mindestens eine Fe­ der erzeugt. Hierfür kommen die unterschiedlichsten Fe­ dern, wie Schraubenfedern, Bügelfedern, Ringfedern u. dgl., aber auch einfache O-Ringe oder ein elastisches Band in Betracht. Am günstigsten sind Federn, die die beiden Zwischenelemente umschließen und auf diese Weise gegeneinander drücken, weil sich dann die Einheit im Verhältnis zu den übrigen Teilen selbst zentriert.

Empfehlenswert ist es auch, daß das Kupplungsglied durch das Ausgangselement gebildet ist und einen An­ schlag für einen in Andruckrichtung federbelasteten Ventilstift aufweist. Die Doppelfunktion des Ausgangse­ lements führt zu noch kleineren Abmessungen.

Bei einer bevorzugten Ausführungsform ist dafür ge­ sorgt, daß die Führung für die Zwischenelemente an ei­ nem Aufsatz angebracht ist, der Mittel zum Befestigen an einem Ventilgehäuse aufweist. Auf diese Weise wird der Inverter in der richtigen Lage zum Ventilstift po­ sitioniert.

Empfehlenswert ist es, daß der Aufsatz auch das Stell­ glied aufweist. Hierbei wird ein einheitlicher Aufsatz auf dem Ventilgehäuse befestigt.

Eine andere bevorzugte Möglichkeit besteht darin, daß der Aufsatz eine Halterung aufweist, an der ein das Stellglied enthaltendes Oberteil befestigbar ist. Der Aufsatz kann demnach auch zweiteilig sein.

Dies empfiehlt sich insbesondere, wenn die Halterung des Aufsatzes derjenigen des Ventilgehäuses entspricht. Das Oberteil kann dann wahlweise direkt oder unter Zwi­ schenschaltung des den Inverter aufnehmenden Aufsatzes auf das Ventilgehäuse aufgesetzt werden.

Der Inverter kann vorzugsweise auch als selbständiges Bauelement für eine Betätigungsvorrichtung, wie sie weiter oben beschrieben wurde, geliefert werden. Der Benutzer kann dann selbständig dort, wo es erforderlich ist, ein Wärmeventil in ein Kälteventil umwandeln.

Die Erfindung wird nachstehend anhand in der Zeichnung dargestellter bevorzugter Ausführungsbeispiele näher erläutert. Es zeigen:

Fig. 1 einen Längsschnitt durch eine erfindungsgemä­ ße Betätigungsvorrichtung,

Fig. 2 einen Querschnitt längs der Linie A-A in Fig. 1,

Fig. 3 einen Querschnitt längs der Linie B-B in Fig. 1 und

Fig. 4 einen Längsschnitt durch eine abgewandelte Ausführungsform.

Fig. 1 zeigt eine Betätigungsvorrichtung 1, die ein Oberteil 2 und einen Aufsatz 3 aufweist. Letztere ist an dem lediglich gestrichelt gezeichneten Ventilgehäuse 4 dadurch befestigt, daß in einer Halterung 6 Befesti­ gungsmittel 7 in Form einer Schraube eingreifen. Im In­ nern des Ventilgehäuses 4 sind weitere Teile gestri­ chelt gezeichnet, aber nicht maßstäblich und am richti­ gen Platz, nämlich ein Verschlußstück 8, eine Rück­ stellfeder 9 und ein Ventilstift 10, der durch eine Stopfbuchse 11 herausgeführt wird.

Das Oberteil 2 ist am Aufsatz 3 dadurch befestigt, daß Befestigungsmittel 12 in der Form einer Schraube in ei­ ne Halterung 13 des Aufsatzes 3 eingreifen, der der Halterung 6 des Aufsatzes 3 entspricht, was nicht be­ deutet, daß er identisch ausgeführt wird, sondern le­ diglich, daß man mit den Befestigungselementen 5 und 12 eine sichere Befestigung erreicht.

Im Oberteil 2 befindet sich ein Wellrohr 14, das Teil eines thermostatisch betätigten Stellgliedes 15 und über ein Kapillarrohr 16 mit einem Temperaturfühler verbunden ist. Das thermostatische Medium, also eine Flüssigkeits-Dampffüllung oder eine Flüssigkeitsfül­ lung, gibt bei zunehmender Temperatur die Bewegung sei­ ner Stirnfläche 17 in Schließrichtung des Ventils über ein Übertragungselement 18 weiter, das mit einem topfförmigem Fortsatz 19 die Balgdose 14 umgibt und durch eine Feder 20 gegen die Stirnfläche 17 gehalten wird.

Zwischen dem Übertragungselement 18 und dem Ventilstift 10 ist ein Inverter 21 angeordnet. Dieser weist ein Eingangselement 22 und ein Ausgangselement 23 auf, die längs einer der Bewegungsbahn des Stellgliedes 15 ent­ sprechenden Achse E verlagerbar sind und zwischen denen sich zwei Zwischenelemente 24 und 25 befinden, die durch die Zwischenelemente umschlingende Federn 26 ge­ geneinander gedrückt werden und auf Führungen 27, 28 in Querrichtung, nämlich senkrecht zur Achse E und damit senkrecht zu der zwischen den beiden Zwischenelementen 24 und 25 verlaufenden und die Eingangs- und Ausgangse­ lemente mittig teilenden Symmetrieebene verschiebbar sind. Diese Führungen 27 und 28 sind im oberen Teil des Aufsatzes 3 gehalten.

Das Eingangselement 22 besitzt zwei Eingangskeilflächen 30 und 31, die flach auf ersten Zwischenkeilflächen 32 und 33 der Zwischenelemente 24 und 25 aufliegen. Das Ausgangselement 23 besitzt zwei Ausgangskeilflächen 34 und 35, die flach auf den zweiten Zwischenkeilflächen 36 und 37 der Zwischenelemente 24 und 25 aufliegen.

Wird das Oberteil 2 direkt am Gehäuse 4 befestigt, wirkt das Übertragungselement 18 direkt auf den Ventil­ stift 10. Das zugehörige Ventil schließt mit zunehmen­ der Temperatur. Wenn jedoch der Inverter 21 zusätzlich verwendet wird, kehren sich die Bewegungsverhältnisse um. Das Ventil öffnet mit zunehmender Temperatur.

Dies geschieht auf folgende Weise: Wenn das Eingangse­ lement 22 vom Stellglied 16 nach unten gedrückt wird, werden die beiden Zwischenelemente 24 und 25 auseinan­ der gedrückt. Dies führt dazu, daß das Ausgangselement 23 von der Rückstellfeder 9 nach oben gedrückt wird und daher das Ventil stärker öffnet.

Im vorliegenden Fall stehen die Eingangs-, Zwischen- und Ausgangskeilflächen im gleichen Winkel, hier von 45°, zur Achse E bzw. zur Symmetrieebene, so daß sich eine Übersetzung der Bewegung von 1 : 1 ergibt. Empfeh­ lenswert ist der Winkelbereich von 20 bis 70°.

Die Feder 26 sollte so kräftig sein, daß das Ventil nicht im Stande ist, über den Ventilstift das System in Gegenrichtung zu beeinflussen und daß sie das Ventil geschlossen halten kann. Die beste Leistung wird da­ durch erreicht, daß die Federkraft in beiden Richtungen gleich ist. Dies ergibt eine automatische Ausrichtung der Teile.

Das Ausgangselement 23 besitzt Federarme 38, die nach Einschieben des Inverters 21 in seine Arbeitsposition über den inneren Vorsprung 39 hinwegschnappen und dann alle Teile an Ort und Stelle halten. Das Ausgangsele­ ment 23 kann aber auch auf andere Weise gehalten wer­ den, beispielsweise durch eine Langloch-Aufhängung an der Führung 28, 29.

Bei der Ausführungsform der Fig. 4 werden für entspre­ chende Teile um 100 erhöhte Bezugszeichen benutzt. Der wesentliche Unterschied ist, daß im Aufsatz 103, der am Gehäuse 102 befestigt wird, sowohl der Inverter 121 als auch das Stellglied 115 untergebracht sind. Dieser Auf­ satz führt direkt zu einer Bewegungsumkehr der Stellbe­ wegung des Stellgliedes 115.

Das Material der Keilflächen ist so gewählt, daß bei den Keilflächen, die aufeinander gleiten müssen, die Reibung so klein wie möglich gehalten wird. Die Keilflächen brauchen auch nicht eben zu sein. Sie kön­ nen beispielsweise Rinnenform besitzen oder genutet sein, was eine zusätzliche Führung ermöglicht.

Die Ausführungsbeispiele zeigen Stellglieder mit exter­ nem Temperaturfühler. Es besteht aber auch die Möglich­ keit, den Fühler im Stellglied vorzusehen. Statt des thermostatischen Stellgliedes können auch andere Stell­ glieder, beispielsweise solche mit einem beheizbaren Dehnstoff, wie eine elektrisch beheizbare Wachspatrone, verwendet werden.

Gemäß dem Ausführungsbeispiel der Fig. 1 ist der Inver­ ter in einem eine selbständige Einheit bildenden Auf­ satz 3 angeordnet. Dieser Aufsatz kann nach Wahl einge­ baut werden oder nicht. Statt der veranschaulichten Schraubbefestigungen können auch andere Verbindungsar­ ten angewendet werden, beispielsweise Schnappverbindun­ gen.

Claims (10)

1. Betätigungsvorrichtung für ein Ventil, mit einem Stellglied, das über einen die Bewegungsrichtung des Stellgliedes umkehrenden Inverter auf ein Kupplungsglied, das mit dem Verschlußstück des Ventils kuppelbar ist, wirkt, dadurch gekennzeich­ net, daß der Inverter (21; 121) aufweist:

• a) ein Eingangselement (22, 122), das vom Stell­ glied (15; 115) längs einer Achse (E) verla­ gerbar ist, mit wenigstens einer Eingangs­ keilfläche (30, 31),
• b) ein Ausgangselement (23; 123), das ebenfalls längs der Achse (E) verlagerbar ist, mit we­ nigstens einer Ausgangskeilfläche (34, 35) und
• c) mindestens einem Zwischenelement (24, 25), das senkrecht zur Achse (E) geführt ist sowie je zwei Zwischenkeilflächen (32, 33, 36, 37) trägt, von denen unter dem Einfluß einer Querkraft jeweils die erste an einer Ein­ gangskeilfläche (30, 31) und die zweite mit entgegengesetzter Neigung zur Achse (E) an einer Ausgangskeilfläche (34, 35) anliegt.

2. Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeich­ net, daß das Eingangselement (22; 122) zwei symme­ trisch angeordnete Eingangskeilflächen (30, 31) und das Ausgangselement (23; 123) zwei symmetrisch angeordnete Ausgangskeilflächen (34, 35) aufweist und daß zwei symmetrisch angeordnete Zwischenele­ mente (24, 25) vorgesehen sind, die durch die Querkraft gegeneinander belastet sind.

3. Vorrichtung nach Anspruch 1 oder 2, dadurch ge­ kennzeichnet, daß alle Keilflächen (30 bis 37) den gleichen oder spiegelbildlich gleichen Neigungs­ winkel zur Achse (E) haben.

4. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 3, da­ durch gekennzeichnet, daß die Querkraft durch min­ destens eine Feder (26; 126) erzeugt ist.

5. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 4, da­ durch gekennzeichnet, daß das Kupplungsglied durch das Ausgangselement (23; 123) gebildet ist und ei­ nen Anschlag für einen in Andruckrichtung federbe­ lasteten Ventilstift (10) aufweist.

6. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 5, da­ durch gekennzeichnet, daß die Führung (27, 28) für die Zwischenelemente (24, 25) an einem Aufsatz (3; 103) angebracht ist, der Mittel (5; 105) zum Befe­ stigen an einem Ventilgehäuse (2; 102) aufweist.

7. Vorrichtung nach Anspruch 6, dadurch gekennzeich­ net, daß der Aufsatz (103) auch das Stellglied (115) aufweist.

8. Vorrichtung nach Anspruch 6, dadurch gekennzeich­ net, daß der Aufsatz (3) eine Halterung (13) auf­ weist, an der ein das Stellglied (15) enthaltendes Oberteil (2) befestigbar ist.

9. Vorrichtung nach Anspruch 8, dadurch gekennzeich­ net, daß die Halterung (13) des Aufsatzes (3) der­ jenigen des Ventilgehäuses (2) entspricht.

10. Inverter (21) als selbständiges Bauelement für ei­ ne Betätigungsvorrichtung (1) nach einem der An­ sprüche 1 bis 9.