[0001] Die Erfindung bezieht sich auf eine Vorrichtung zum Nachstellen des Betätigungsstößels
einer Aktuatoreinrichtung mit einem Arbeitsaktuator, der mit einem Stößel auf ein
Stellglied einwirkt.
[0002] Derartige Aktuatorenvorrichtungen dienen beispielsweise der Betätigung von elektrischen
oder mechanischen Ventilen. Während des Arbeitsprozesses kann sich die einmal eingestellte
Stößelstellung beispielsweise infolge von Materialalterung ändern. Damit der Stößel
aber seine Funktion präzise ausführen kann, ist es notwendig, seine Stellung gegenüber
einem Stellglied im Laufe der Zeit zu korrigieren bzw. nachzustellen.
[0003] Es ist Aufgabe der Erfindung, eine Vorrichtung zum Nachstellen des Betätigungsstößels
einer Aktuatoreinrichtung zu schaffen.
[0004] Die gestellte Aufgabe ist erfindungsgemäß dadurch gelöst, daß der Arbeitsaktuator
zusammen mit dem Stößel längs der Betätigungslinie des Stößels verschiebbar geführt
ist, daß am vom Stellglied abliegenden Ende des Stößels dieser mit einem nachstellenden
Anschlag zusammenwirkt und daß der Stößel, der während des Einwirkens auf das Stellglied
im Arbeitsprozeß mittels eines Arretieraktuators auf der vom Stellglied abliegenden
Seite des Arbeitsaktuators unverschieblich festgelegt ist, während Nachstellzeitintervallen
vom Arretieraktuator zur Längsverschiebung freigegeben ist.
[0005] In vorgegebenen Zeitabständen oder während Betriebspausen läßt sich der Stößel dann
dadurch nachstellen, daß er nach dem Lösen des Arretieraktuators zunächst voll an
das Stellglied herangefahren wird mit Hilfe des nachstellenden Anschlages. Danach
wird dann der Arretieraktuator wieder in Betrieb gesetzt und der Stößel in der neu
eingestellten Betriebsstellung arretiert.
[0006] Nach einer Ausgestaltung der Erfindung besteht der nachstellende Anschlag aus einem
Gegenlager und einer zwischen dem Gegenlager und dem Stößel angeordneten Druckfeder.
Die Druckfeder drückt dabei, während der Arretieraktuator gelöst ist, den Stößel gegen
das Stellglied.
[0007] Eine andere Ausbildung des nachstellenden Anschlages besteht darin, daß das Gegenlager
aus einem Keil besteht, der sich quer zur Stößelachse gegen das vom Stellglied abliegende
Stößelende schiebt. Während der Arretieraktuator gelöst ist, kann sich dann der Keil
hinter den Stößel schieben und diesen bis zum Stellglied vordrücken. Danach tritt
der Arretieraktuator wieder in Funktion.
[0008] Alle Aktuatoren, insbesondere aber der Arbeitsaktuator, bestehen nach einer weiteren
Ausgestaltung der Erfindung aus einem Stapel piezoelektrischer Scheiben.
[0009] Die Erfindung wird anhand des in der Zeichnung dargestellten Ausführungsbeispieles
näher erläutert. Es zeigen:
Fig. 1 anhand einer schematischen Zeichnung den Aufbau der Vorrichtung zum Nachstellen
des Betätigungsstößels,
Fig. 2 eine abgewandelte Ausführungsform eines Nachstellanschlages.
[0010] In der schematischen Zeichnung nach Fig. 1 ist ein Stößel 1 in Lagern 2 längs einer
Linie 3 verschieblich gelagert. Dieser Stößel kann ein Ventilstößel oder dergl. sein,
der auf ein schematisch angedeutetes Stellglied 5, beispielsweise ein Ventil, arbeitet.
In der Ruhestellung besteht zwischen der Stößelvorderkante 7 und dem Stellglied 5
ein Luftspalt 9.
[0011] Zwischen den Lagern 2 befindet sich ein Arbeitsaktuator 11, der beispielsweise aus
in Richtung der Linie 3 aufeinander gestapelten piezoelektrischen Scheiben besteht.
Der Stößel 1 ist an seinem vom Stellglied 5 abliegenden Ende 13 mittels einer Druckfeder
15 an einem ortsfesten Widerlager 16 abgestützt. Zwischen dem Arbeitsaktuator 11 und
dem Stößelende 13 wirkt noch ein Arretieraktuator 17 auf den Stößel 1. Der Arretieraktuator
ist zu diesem Zweck mit einem Stempel 19 versehen, der quer zur Längsrichtung des
Stößels 1 auf diesen aufsetzbar ist und den Stößel in diesem Fall gegen ein Drucklager
21 drückt. Ebenso wie der Arbeitsaktuator 11 kann auch der Arretieraktuator 17 aus
piezoelektrischen Scheiben aufgebaut sein. Es ist aber auch möglich, ihn ganz einfach
als Elektromagneten auszubilden.
[0012] Die mechanische Nachstellung mit Hilfe der Nachstellvorrichtung wird wie folgt vorgenommen:
Im normalen Betrieb hält die Vorderfläche 7 des Stößels 1 im Ruhezustand von dem Stellglied
5 den Abstand 9 ein. Der Abstand zwischen dem vom Stellglied 5 abgewandten Ende 23
des Arbeitsaktuators 11 und der Stößelvorderfläche 7 bemißt sich dabei in seiner Länge
b0. An den Arretieraktuator 17 ist die Spannung U17 gelegt. Der Arretieraktuator 17 drückt dadurch den Stempel 19 gegen den Stößel 1
und legt diesen unverschieblich in seiner Längsrichtung fest. Wird nun an den Arbeitsaktuator
11 die Spannung U11 gelegt, dann längt sich der Arbeitaktuator 11, und die Stößelvorderfläche 7 stößt
gegen das Stellglied 5. Der Abstand zwischen dem vom Stellglied 5 abliegenden Ende
23 des Arbeitsaktuators 11 und der Stößelvorderfläche 7 beträgt dabei bl. Durch wechselweises Erregen und Entregen des Arbeitsaktuators 11 hebt sich die Stößelvorderfläche
7 deshalb im entsprechenden turnusmäßigen Wechsel von dem Stellglied 5 ab oder drückt
mit der Kraft P in Richtung des Pfeiles 24 wieder gegen das Stellglied 5. Es zeigt
sich nun, daß infolge von Alterungen der Arbeitsaktuator 11 in seiner Länge in Richtung
des Stößels von b auf b2 schrumpft. Um dieses Schrumpfen auszugleichen, wird die Nachstellvorrichtung in Betrieb
gesetzt. Zunächst wird die Spannung U17 vom Arretieraktuator 17 abgenommen, so daß sich der Stempel 19 von dem Stößel 1 löst.
Damit wird der Stößel 1 in Richtung der Linie 3 verschieblich, und die Druckfeder
15 drückt den Stößel bei über die Spannung U11 erregtem Arbeitsaktuator 11 gegen das Stellglied 5. Hat sich die vordere Stößelfläche
7 an das Stellglied 5 gelegt, dann wird der Arretieraktuator wieder erregt, und der
Stempel 19 legt den Stößel 1 wieder fest. Der Stößel 1 wirkt nun wieder wie vor der
Schrumpfung auf das Stellglied 5 ein.
[0013] In Fig. 2 ist nur der linke Teil der Gesamtvorrichtung nach Fig. 1 dargestellt. Die
Druckfeder 15 und das Gegenlager 16 nach Fig. 1 sind dabei ersetzt durch einen Nachstellstempel
25 eines Nachstellaktuators 27. Sobald beim Bedarf einer Nachstellung der Arretieraktuator
17 seinen Stempel 19 von dem Stößel 1 löst und dieser damit frei verschieblich wird,
wird der Nachstellaktuator 27 an die Spannung U
27 gelegt, und der Nachstellstempel 25 schiebt sich quer zum Stößel 1 mit einer schrägen
Keilfläche 29 gegen eine entsprechende Nachstellfläche 13' des Stößels 1. Ist die
Nachstellung vollzogen, dann wird der Arretieraktuator 17 wieder erregt, der Stempel
19 legt den Stößel 1 fest, und der Nachstellaktuator 27 wird entregt. Er kann allerdings
zur Aufrechterhaltung eines Gegenlagers auch erregt bleiben.
[0014] Zur Einrichtung einer Pufferung ist es auch möglich, den Stößel 1 zwischen dem Stempel
19 und dem Nachstellstempel 25 federnd auszubilden.
1. Vorrichtung zum Nachstellen des Betätigungsstößels einer Aktuatoreinrichtung mit
einem Arbeitsaktuator, der mit einem Stößel auf ein Stellglied einwirkt, dadurch gekennzeichnet,
daß der Arbeitsaktuator (11) zusammen mit dem Stößel (1) längs der Bewegungslinie
(3) des Stößels (1) verschiebbar geführt ist, daß am vom Stellglied (5) abliegenden
Ende (13) des Stößels (1) dieser mit einem nachstellenden Anschlag (15, 16; 25) zusammenwirkt
und daß der Stößel (1), der während des Einwirkens auf das Stellglied (5) im Arbeitsprozeß
mittels eines Arretieraktuators (17) auf der vom Stellglied (5) abliegenden Seite
(23) des Arbeitsaktuators (11) unverschieblich festgelegt ist, während Nachstellzeitinvervallen
vom Arretieraktuator (17) zur Längsverschiebung freigegeben ist.
2. Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der nachstellende Anschlag
aus einem Gegenlager (16) und einer zwischen dem Gegenlager (16) und dem Stößel (1)
angeordneten Druckfeder (15) besteht.
3. Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß das Gegenlager (25) aus
einem Keil besteht, der sich quer zur Stößelachse gegen das vom Stellglied (5) abliegende
Stößelende (13') schiebt.
4. Vorrichtung nach den Ansprüchen 1 und 3, dadurch gekennzeichnet, daß das keilförmige
Gegenlager (29) mittels eines Nachstellaktuators (27) verstellbar ist.
5. Vorrichtung nach den Ansprüchen 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß wenigstens
der Arbeitsaktuator (11) aus einem Stapel piezoelektrischer Scheiben besteht.
