DD222949A5 - Einstellbarer stoss- und schwingungsisolator fuer kardanisch aufgehaengte systeme mit grossen massen - Google Patents

Abstract

Die Erfindung betrifft eine Armatur, die in Rohrleitungen, in denen ein gasfoermiges oder fluessiges Medium wie Gas, Dampf, Wasser oder Oel stroemt, eingesetzt werden kann. Waehrend es Ziel der Erfindung ist, die Armatur und deren Stellantrieb vor Ueberlastung zu schuetzen, besteht die Aufgabe darin, bei Armaturen trotz beengter Einbauverhaeltnisse die Armaturensteifigkeit soweit herabzusetzen, dass die entstehenden Ueberhoehungsmomente auf ein beherrschbares Mass reduziert werden. Erfindungsgemaess wird die Aufgabe derart geloest, dass zwischen der Uebergangsbuchse und der Spindelmutter ein Zwischendeckel und ein Federelement, vorteilhafterweise bestehend aus Tellerfedern und Ringen, vorgesehen sind und dass die Uebergangsbuchse und der Zwischendeckel in Laengsrichtung der Spindel verschiebbar angeordnet sind. Fig. 3

Description

Berlin, den 10«7«1984

63 569/25/20

Armatur

Anwendungsgebiet der Erfindung

Die Erfindung betrifft eine Armatur« die in Rohrleitungen, in denen ein gasförmiges oder flüssiges Medium wie Gas* Dampf, Wasser oder Ol strömt« eingesetzt werden kann«

Charakteristik der bekannten technischen Lösungen

Derartige Armaturen sind durch einen elektromotorischen Stellantrieb fern zu bedienen« Die Armatur benötigt zu ihrer Betätigung eine translatorische Kraft (Ein·· und Ausfahren der Spindel), während der Stellantrieb eine Rotationsbewegung ausführt« Die Umwandlung des Drehmomentes in eine Axialkraft wird dreh eine kugelgelagerte Spindelmutter und ein in die Ventilspindel geschnittenes Trapezgewinde voll» zogen« Die Spindelbewegung in Schließrichtung der Armatur wird durch die auf die Ventilspindel aufgeschraubte, gesicherte Hubbegrenzungsmutter begrenzt«

Bei ArmatLren-Stellantriebe-Kombinationen mit erhöhter sicherheit stechnischer Bedeutung, zum Beispiel in Kernkraft«· werken, wird die festigkeitsmäßige Beherrschung verschiedener Störfälle gefordert« Ein Störfall besteht aus dem Versagen der Antriebsabsteuerung, d« h«, der Stellantrieb fährt die Hubbegrenzungsmutter mit seinem maximalen Drehmoment vermehrt um das aus den rotierenden Massen resultierende Schwungmoment auf die Spindelmutter« Die Höhe des Schwungmomentes beim Anfahren in die Hubbegrenzung bei gegebenem Stellantrieb ist eine Funktion der Armaturensteifig-

keit. Das bekannte System besitzt eine sehr hohe Steifigkeit« Die sich ergebenden Anlaufkräfte und Momente können in vielen Fällen zu einer Zerstörung der Armatur und des Stellantriebes führen« '.>' ' '.

Ziel der Erfindung

Es ist das Ziel der Erfindung, die Armatur Und deren Stell« antrieb vor Überbelastung zu schützen·

Darleciunci des Wesens der Erfindung

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde» bei Armaturen trotz beengter Einbauverhältnisse die Armaturensteifigkeit soweit herabzusetzen, daß die entstehenden Überhöhung stnomente auf ein beherrschbares Maß reduziert werden«

Die Aufgabe wird erfindungsgemäß derart gelöst, daß zwischen der Übergangsbuchse und der Spindelmutter ein Zwischendeckel und ein Federelement, vorteilhafterweise bestehend aus Tellerfedern und Ringen, vorgesehen sind> und daß die Übergangebuchee und der Zwischendeckel in Längsrichtung der Spindel verschiebbar angeordnet sind» Weiterhin ist erfindungsgemäß, daß der Zwischendeckel an die Übergangsbuchse angeformt ist« Ebenso ist erfindungsgemäß, daß das Federelement aus Tellerfedern besteht« Nach einer weiteren Ausgestaltung der Erfindung ist vorgesehen, daß das Federelement aus mehreren federnden, axial gegeneinander verschiebbaren Ringen besteht, die mit einander berührenden konischen Stirnflächen versehen sind* Darüber hinaus ist erfindungsgemäß, daß in einem Abstand oberhalb

der Übergangsbuchse die Spindelmutter mit einem Anschlag versehen ist und daß auf der anderen Seite der Spindellagerung zwischen der Spindelmutter und dem Gehäuse ein weiteres, unteres Federelement vorgesehen ist« Erfindungsgemäß ist weiterhin« daß das Federelement von einem ringförmigen Federelement umgeben iet und daß das ringförmige Fedeelement auf seiner einen Stirnseite in einem Abstand von dem Zwischendeckel angeordnet iet und auf seiner anderen Stirnseite an einem mit der Spindelmutter verbundenen Anlaufring anliegt« Ebenso ist erfindungsgemäß, daßauf der anderen Seite des Anlauf ringes ein zusätzliches ringförmiges Federelement vorgesehen ist, das das weitere zwischen der Spindelmutter und dem Gehäuse vorgesehene Federelement umgibt und das unter Einhaltung eines Abstandes zwischen dem Anlaufring und dem Gehäuse angeordnet ist* Erfindungsgemäß ist auch, daß zwischen dem Anlauf ring und den ringförmigen Federelementen eine nicht federnde Anlaufbuchse vorgesehen ist«

Bei einem Auftreten des angenommenen Störfalles fährt die Hubbegrenzungsmutter auf die Obergangsbuchse auf« Dadurch werden die Obergangsbuchse und der Zwisohendeckel axial verschoben und die Federelemente belastet« Die rotierende Übergangsbuchse reibt dabei an der Hubbegrenzungsmutter und an dem Zwischendeckel, Die auf diese Weise auftretenden Reibmomente und die Federkraft verzehren die eingeleitete Energie· Der Stellantrieb wird weich abgebremst» Die Größe der Bremsmomente ist durch eine geeignete Federauswahl einstellbar»

Die erfindungsgemäße Armatur zeichnet sich durch folgende

Vorteile aus. Die Energie wird durch Reibung vernichtet, so daß nur kleine Federn benötigt werden» Die zur Energievernichtung notwendigen Elemente weisen ein kleines Einbau·· volumen af» Di© für den Normalbetrieb verwendeten Antriebsteile werden nicht beeinflußt« was bedeutet« daß die Spindel immer eine definierte Lage einnimmt und die Federelemente nicht durch Spindelkräfte im Normalbetrieb be«» anspracht werden«

Aueführungsbeispiel Die Erfindung soll nachfolgend in mehreren Ausf Ührungsbei-

spielen anhand der zugehörigen Zeichnungen näher erläutert werden« Es zeigen:

Fig, 1: im Schnitt eine Armatur gemäß der Erfindung und

Fig· 2 bis 4: im Schnitt jeweils eine Armatur gemäß einer anderen Ausführungsform der Erfindung«

Von der Armatur ist nur der obere Teil des Gehäuses 1 mit dem Antrieb für die Spindel 2 gezeigt. Diese Spindel 2 ist durch eine Spindelbohrung in dem Gehäuse 1 hindurchgeführt.

An dem unteren Ende der Spindel 2 ist ein nicht dargestelltes Verschlußorgan befestigt« das bei einer translatorischen Bewegung der Spindel auf gehäuseseitige Dichtflächen gedrückt bzw« von diesen abgehoben wird* Die translatorische Bewegung wird auf die Spindel 2 über eine Spindelmutter 3 übertragen· Die Spindelmutter 3 und die Spindel 2 sind je-

wells mit einem miteinander in Eingriff stehenden Trapezgewinde versehen« An die Spindelmutter 3 ist seitlich ein Ansatz 4 angeformt« über den die Spindelmutter 3 innerhalb des Gehäuses 1 in zwei auf Abstand angeordneten Axial-Kugellagern 5 gelagert ist· Zur Begrenzung der Spindelbewegung in Schließrichtung der Armatur ist auf den Kopf der Spindel 2 eine Hubbegrenzungsmutter 6 aufgeschraubt und dort gesichert«

Ein nicht dargestellter elektromotorischer Stellantrieb greift über eine Übergangebuchse 7 an die Spindelmutter 3 an. Bei der erfindungsgemäßen Armatur ist die Übergangs·· buchse 7 mit der Spindelmutter 3 über eine Paßfeder 8 derart verbunden« daß die Obergangsbuchse 7 in Längsrichtung der Spindel 2 verschiebbar ist*

Nach Fig« 1 ist zwischen der Obergangsbuchse 7 und dem Gehäuse 1 bzw« dem Ansatz 4 der Spindelmutter 3 ein Zwischendeckel 9 vorgesehen, der die Spindelmutter 3 und die Spindel 2 umgibt und der ebenfalls in Längsrichtung der Spindel 2 verschiebbar ist*

Zwischen dem Zwischendeckel 9 und dem Gehäuse 1 bzw« dem Ansatz 4 der Spindelmutter 3 ist ein Federelement vorgesehen, das die Spindelmutter 3 umgibt« Dieses Federelement besteht nach Fig« 1 aus mehreren übereinanderliegenden Tellerfedern 10_#

Bei dem angenommenen Störfall, bei dem der Stellantrieb sich nach der Beendigung des Schließvorganges nicht abge-

schaltet hat und weiterhin auf die Übergangebuchee 7 wirkt« werden die Übergangebuchee 7 und der Zwischendeckel 9 in Schließrichtung der Spindel 2 verschoben« Dadurch werden die Tellerfedern IO belastet, und die eich weiter drhhende Übergangebuchee 7 reibt an der Hubbegrenzungsmutter 6 und dem Zwischendeckel 9 solange, bis dreh das dabei auftretende Reibungsmoment die in die Übergangsbuchse 7 eingeleitete Energie des Stellantriebes abgebremst ist und der Stell·» antrieb zum Stillstand kommt«

Bei der in Fig· 2 dargestellten Armatur wird die gleiche Wirkung erzielt wie bei der nach Fig« 1« Hier ist jedoch der Zwischendeckel 9 an die Übergangebuchee 7 angeformt und bildet deren obere Begrenzung« Die Übergangsbuchse 7 und der Zwischendeckel 9 stellen damit ein einteiliges Stück dar« Das Federelement ist bei dieser Ausbildung zwischen den Zwischendeckel 9 und die obere Stirnfläche der Spindelmutter 3 eingesetzt« Es wird dabei innen von der Spindelmutter 3 und außen von der Übergangsbuchse 7 be« grenzt«

In Fig« 2 ist das Federelement durch mehrere federnde Ringe 11 gebildet« Diese federnden Ringe 11 weisen konische Stirnflächen auf« an denen sie sich berühren« Die federnden Ringe 11 sind axial gegeneinander verschiebbar, wobei sie auf den konischen Stirnwänden derart gleiten* daß mindestens ein federnder Ring 11 in seinem Durchmesser gedehnt wird«

Die in Fig« 3 dargestellte Armatur unterscheidet eich von der nach Fig« 1 oder Fig« 2 dadurch, daß unterhalb des An»

satzes 4 der Spindelmutter 3 ein weiteres« unteres Federelement 12 vorgesehen ist. Dieses untere Federelement 12 stützt sich auf dem Gehäuse 1 und an der Spindelmutter 3 ab. Für das untere und das obere Federelement werden gleiche Federtypen, zum Beispiel Tellerfedern (Fig. 1) oder federnde Ringe (Fig, 2), verwendet· Oberhalb der Obergangsbuchse 7 ist die Spindelmutter 3 mit einem Anschlag, zum Beipsiel einer Anschlagmutter 13, versehen·

Die in Fig« 3 dargestellte Armatur wirkt in Schließrichtung in der gleichen Weise wie die Armatur nach den Fig· l oder 2« In Öffnungsrichtung wird auch das untere Federelement wirksam. In Offenstellung der Armatur wird die Spindelmutter 3 zur Entlastung der Stopfbuchse gegen einen Rücksitz im Verschlußdeckel des Gehäuses 1 gezogen· Die beschriebene Dämpfungseinrichtung verhindert auoh in dieser Richtung bei einem Versagen der Antriebsabsteuerung eine unzulässig hohe Belastung der Übertragungsteile· Die Spindelmutter 3 wird daher gegen das untere Federelement 12 gezogen· Nach Durchfahren des Abstandes s zwischen der Anschlagmutter 13 und der Obergangsbuchse 7 belastet db Spindeimutter 3 über die Anschlagmutter 13, die Obergangsbuchse 7 und den Zwischendeckel 9 auch die oberen Tellerfedern 10* Gleichzeitig entsteht ein Reibmoment zwischen der Übergangsbuchse 7 und dem Zwischendeckel 9» Die Federkräfte und das Reibmoment dämpfen das Stellantriebsmoment ab·

Die bisher beschriebenen Armaturen sind für eine wegeabhängige Abschaltung des Stellantriebes einzusetzen· Die

Armatur nach Fig, 4 läßt sich für eine drehmomentabhängige Abschaltung verwenden« Das angewendete Dämpfungssystem arbeitet spindelkraftabhängig, wobei das Dämpfungsprinzip in öffnungs- und Schließrichtung gleich ist. Das Därapfungssystem umfaßt obere und untere ringförmige Federelemente 14; 15« die die durch die Tellerfedern IO gebildeten Federelemente umgeben« Die ringförmigen Federelemente 14; 15 sind durch Ringfedern mit konischen Stirnflächen gebildet« Mit der Spindelmutter 3 ist ein Anlaufring 16 verbunden, zu dessen beiden Seiten nicht federnde Anlafbuohsen 17 vorgesehen sind« An diesen Anlaufbüchsen 17 liegen die ringförmigen Federelemente 14; 15 an« Zum Anlaufring 16 und zum Zwischendeckel 9 ist jeweils ein Abstand s eingehalten« Die oberen und unteren Tellerfedern sind so ausgelegt, daß durch die im Normalbetrieb auftretenden Kräfte der Abstand s in beiden Richtungen einen Sicherheitsabstand nicht unterschreitet« '

Bei einem Versagen der Antriebsabsteuerung steigen die Spindelkräfte an, der Abstand s wird überbrückt, und es entsteht ein Reibmoment zwischen dem Anlaufring 16 und den Anlaufbuchsen 17, Gleichzeitig kommen die ringförmigen Federelemente 14; 15 zum Tragen« Das Reibmoment und die Kräfte auf die Tellerfedern und die ringförmigen Federelemente 14; 15 bremsen den Stellantrieb weich ab«

Claims (8)

Erfindungsanspruch

1. Armatur mit einem über eine steigende Spindel in einem Gehäuse verschiebbaren Verschlußorgan« wobei die Spindel mit einem elektromotorischen Stellantrieb über eine in dem Ventilgehäuse gelagerte Spindelmutter und eine an der Spindelmutter befestigte Übergangsbuchse verbunden ist und auf die Spindel eine Hubbegrenzungsmutter aufgeschraubt ist, gekennzeichnet dadurch, daß zwischen der Übergangsbuchse (7) und der Spindelmutter (3) ein Zwischendeckel (9) und ein Federelement, vorteilhafterweise bestehend aus Tellerfedern (10) und Ringen (11)« vorgesehen sind und daß die Übergangsbuchse (7) und der Zwischendeckel (9) in Längsrichtung der Spindel (2) verschiebbar angeordnet sind«

2» Armatur nach Punkt 1« gekennzeichnet dadurch, daß der Zwischendeckel (9) an die Übergangsbuchse (7) angeformt ist, ...,-.'

3« Armatur nach Punkt 1 oder 2, gekennzeichnet dadurch, daß das Federelement aus Tellerfedern (10) besteht»

4· Armatur nach Punkt 1 oder 2, gekennzeichnet dadurch, daß daβ Federlement aus mehreren federnden, axial gegeneinander verschiebbaren Ringen (11) besteht, die mit einander berührenden konischen Stirnflächen versehen sind«

5· Armatur nach einem oder mehreren der Punkte 1 bis 4, gekennzeichnet dadurch, daß in einem Abstand oberhalb

der Übergangsbuchse (7) die Spindelmutter (3) mit einem "Anschlag versehen ist und daß auf der anderen Seite der Spindellagerung zwischen der Spindelmutter (3) und dem Gehäuse (1) ein weiteres« unteres Federelement (12) vorgesehen ist*

6# Armatur nach einem oder mehreren der Punkte 1 bis 4, gekennzeichnet dadurch, daß das Federelement von einem ringförmigen Federelement (14) umgeben ist und daß das ringförmige Federelement (14) auf seiner einen Stirnseite in einem Abstand von dem Zwischendeckel (9) angeordnet ist und auf seiner anderen Stirnseite an einem mit der Spindelmutter (3) verbundenen Anlauf ring (16) anliegt»

7» Armatur nach Punkt 6, gekennzeichnet dadurch, daß auf . der anderen Seite des Anlafringes (16) ein zusätzliches ringförmiges Federelement (15) vorgesehen ist, das das weitere zwischen der Spindelmutter (3) und dem Gehäuse (1) vorgesehene Federelement (12) umgibt und das unter Einhaltung eines Abstandes zwischen dem Anlauf ring (16) und dem Gehäuse (1) angeordnet ist«

8» Armatur nach Punkt 6 oder 7, gekennzeichnet dadurch, daß zwischen dem Anlaufring (16) und den ringförmigen Federelementen (14; 15) eine nicht federnde Anlaufbuchse (17) vorgesehen ist»

Hierzu 4 Seiten Zeichnungen