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Die Erfindung bezieht sich auf eine Betätigungsvorrichtung für Rohrleitungsarmaturen,
bestehend aus einem in parallelen Gehäusewandabschnitten gelagerten, stangenförmigen
Antriebsglied und einem von diesem durchsetzten und parallel dazu geführten Stellglied,
das mit einem Schaltglied der Armatur formschlüssig verbunden ist.
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Eine derartige Betätigungsvorrichtung ist bereits bekannt (britische
Patentschrift 860 603). Das Stellglied weist dort ein Innengewinde auf, in das ein
Außengewinde des stangenförmigen Antriebsgliedes eingreift, das in den Gehäusewandabschnitten
unmittelbar gelagert ist. Wird das Antriebsglied durch einen außerhalb der Gehäusewandabschnitte
am Antriebsglied befestigten Handgriff gedreht, dann verlagert sich das Stellglied
so, daß sich auch die Stellung des Schaltgliedes verändert. Das Stellglied selbst
wird am Verdrehen dadurch gehindert, daß eine Nase desselben in einen Führungsschlitz
im Gehäuse eingreift. Der Nachteil dieser Betätigungsvorrichtung besteht vor allem
in den herstellungstechnischen Schwierigkeiten, da bei der Bearbeitung des Gehäuses
dafür zu sorgen ist, daß die beiden für das Antriebsglied dienenden Lagerbohrungen
in den Gehäusewandabschnitten genau mit dem Verlauf des Führungsschlitzes ausgerichtet
werden müssen. Bereits geringfügige Abweichungen können zum Verklemmen der Vorrichtung
führen, sofern der Führungsschlitz nicht nachträglich verbreitert wird, wodurch
sich im Betrieb andere Schwierigkeiten ergeben, indem nämlich die Empfindlichkeit
beeinträchtigt wird.
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Darüber hinaus ist eine Betätigungsvorrichtung einer anderen Art bekannt
(USA.-Patentschrift 3 000 227), bei der mehrere Hebel im Eingriff untereinander
stehen, die jeweils genau gelagert werden und mit Zapfenverbindungen untereinander
und mit den zugehörigen Gliedern in Verbindung stehen müssen. Derartige Betätigungsvorrichtungen
ermöglichen keine Umformung einer Längsbewegung in eine Drehbewegung und auch ihre
Herstellung und ihr Zusammenbau bereiten erhebliche Schwierigkeiten.
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Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine Betätigungsvorrichtung
der eingangs genannten Art zu schaffen, die bei praktisch beliebigen Rohrleitungsschaltern
anwendbar ist und sich durch niedrige Herstellungs- und Montagekosten auszeichnet.
Dabei ist ein leichtgängiger Betrieb erwünscht. Die Betätigungsvorrichtung soll
mit einfachen Mitteln an verschiedenste Antriebselemente anpaßbar sein und eine
große Drehmomentenübertragung ermöglichen.
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Die Erfindung besteht darin, daß das stangenförmige Antriebsglied
in austauschbaren Lagern in den parallelen Gehäusewandabschnitten gelagert ist,
in denen auch eine parallel zum Antriebsglied angeordnete, das Stellglied in einer
Bohrung durchsetzende Führungsstange gelagert ist.
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Bei der erfindungsgemäßen Betätigungsvorrichtung ist eine exakte Parallelführung
für das Stellglied möglich, weil die Lagerbohrungen der austauschbaren Lager für
das Antriebsglied neben den Aufnahmebohrungen für die Enden der Führungsstange in
ein und demselben Bauteil liegen. Dadurch ist sichergestellt, daß der Abstand der
Bohrungen einer Teilwand genau gleich groß ist wie der Abstand der beiden Bohrungen
der anderen Teilwand, so daß nach Zentrierung der beiden Lagerbohrungen für das
Antriebsglied auch die Aufnahmebohrungen für die Enden der Führungsstange als zentriert
angesehen werden können und die Achse der Führungsstange dann genau parallel zur
Achse des Antriebsgliedes liegt. Auch die Herstellungskosten sind verhältnismäßig
niedrig. Die Montage ist sehr einfach, und es können beliebige Antriebsglieder eingesetzt
werden.
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Besonders zweckmäßig ist es, wenn die von der Führungsstange durchsetzte
Bohrung des Betätigungsgliedes einen größeren Durchmesser als die Führungsstange
aufweist.
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Bei Verwendung einer Spindel als stangenförmiges Antriebsglied ist
es zweckmäßig, diese und das Stellglied mit einem Trapezgewinde zu versehen, dessen
Zahnkopfbreite kleiner ist als die Zahnlückenweite am Zahnfuß.
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Bei Verwendung einer Spindel als Antriebsglied sind die austauschbaren
Lager zweckmäßig Schublager, während bei Verwendung der Kolbenstange eines Hydraulikzylinders
als Antriebsglied die austauschbaren Lager die kolbenstangenseitige Zylinderdeckel
sind. Das Lager ist dann Bestandteil des Kolben-Zylinder-Antriebsaggregats, so daß
dieses unmittelbar mit der entsprechenden Gehäusewand verbindbar ist.
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Im folgenden wird die Erfindung an Hand von in den Zeichnungen dargestellten
Ausführungsbeispielen beschrieben Es zeigt F i g. 1 eine Ansicht einer Betätigungsvorrichtung
für einen Rohrleitungsschalter gemäß der Erfindung von oben, von der im Interesse
der Anschaulichkeit Teile weggebrochen sind, F i g. 2 einen Schnitt entlang der
Linie 2-2 in Fig.1. F i g. 3 einen Ausschnitt des Schnittes entlang der Linie 3-3
in F i g. 2 und F i g. 4 eine Darstellung einer abgewandelten Ausführungsform eines
Betätigungsmechanismus für das Schiebeglied.
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Gemäß F i g. 1 und 2 ist die Betätigungsvorrichtung in einem Gehäuse
10 untergebracht, das aus zwei Deckplatten 11 und 14 besteht,
die über als Gehäusewandabschnitte 12a bis 12 f dienende Seitenplatten auf
Abstand gehalten werden. Die Grundplatte 11 und die Seitenplatten
12 a bis 12 f sind durch Schweißnähte 13 miteinander verbunden,
während die Deckplatte 14 mittels Kopfschrauben 16 (F i g. 2), die
in Gewindelöcher in den Seitenplatten eingreifen, befestigt ist. In den gegenüberliegenden
Gehäusewandabschnitten 12 b und 12 e angeordnete Zentrierstifte 17 sorgen
für die genaue Ausrichtung der Deckplatte 14 an den Seitenplatten.
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Am Gehäuse 10 ist in der Grundplatte 11 und der Deckplatte
14 das Schaltglied 18 drehbar gelagert. Das Schaltglied 18 besteht aus einer Hülse
18a, deren Enden in Lagerbuchsen 19 gelagert sind, die in den öffnungen 21 in der
Grundplatte 11 und der Deckplatte 14 sitzen.
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Das Schaltglied 18 ist mit zwei Klauen 18 b, 18 c versehen, die in
einem Axialabstand voneinander an der Hülse 18 a angeformt sind und von dieser radial
vorspringen. Jede Klaue 18 b,18 c weist einen Schlitz 24 auf, in dem das Stellglied
26 mit seinen Zapfen 26 b, 26 c in Rollenlagern 27 gelagert ist, die durch Splinte
28 gegen Herausfallen gesichert sind.
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Die Betätigungsvorrichtung weist ein spindelförmiges Antriebsglied
29 auf, das in als Schublager ausgebildeten Lagern 31 drehbar montiert ist,
die in fluchtenden Bohrungen 32 sitzen, die in den gegenüberliegenden parallelen
Gehäusewandabschnitten 12a,
12 c gebildet sind. Eine mit
einem Flansch 33 a ausgestattete Hülse 33 an einem Ende des Antriebsgliedes 29 dient
als Futter für den Lagerzapfen der Spindel. Eine Seite des Flansches 33 a liegt
am Innenring des Lagers 31 auf, und die andere Seite desselben liegt an einer Schulter
am Antriebsglied 29 an. Am anderen Ende des Antriebsgliedes 29 ist ein Flansch 34
gebildet, der an dem Innenring des anderen Lagers 31 anliegt. Auf diese Weise wird
eine Axialbewegung des Antriebsgliedes 29 zwischen den Lagern 31 verhindert. An
den Außenwänden der Gehäusewandabschnitte 12a, 12c sind Endkappen 36, 37 mittels
Kopfschrauben 38 befestigt, die durch Löcher in den Platten hindurchgeführt sind
und in Gewindelöchern in den Endkappen 36, 37 eingreifen. Aus noch zu erläuternden
Gründen werden diese Kopfschrauben 38 von der Innenseite der stirnseitigen Gehäusewandabschnitte
12a, 12c her eingesetzt. Die Endkappen 36, 37 greifen jeweils am Außenring der Lager
31 an und halten diese in einwandfreier Stellung an den Gehäusewandabschnitten
12 a, 12 c. Eine Bohrung 39 mit einem O-Ring 42 in der einen Endkappe 37
nimmt eine Verlängerung 41 des Antriebsgliedes 29 auf. An der Verlängerung- 41 kann
ein Rad, eine Kurbel oder eine andere geeignete Antriebseinrichtung zum Drehen des
Antriebsgliedes 29 montiert sein. Auch kann zum Antrieb der Spindel ein Motor an
die Endplatte 37 angeflanscht sein.
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Das spindelförmige Antriebsglied 29 erstreckt sich durch ein Gewindeloch
43 im Stellglied 26 und steht mit diesem in Gewindeeingriff. An den Gehäusewandabschnitten
12 a, 12 c ist ferner eine Führungsstange 44 gelagert, deren Enden in Bohrungen
45 sitzen, die in den Platten in bezug auf die die Lager 31 aufnehmenden öffnungen
32 derart angeordnet sind, daß sich die Führungsstange 44 parallel zum Antriebsglied
29 erstreckt. Die Führungsstange 44 ist von kreisförmigem Querschnitt und durchsetzt
eine Bohrung 46 im Stellglied 26. Wenn das Antriebsglied 29 gedreht wird, wird das
Stellglied 26 entlang des- , selben verschoben. Es gleitet entlang der Führungsstange
44. Durch den Eingriff der Rollenlager 27 in den Schlitzen 24 verschwenkt
das Stellglied 26 die Klauen 18b, 18c und das Schaltglied 18 wird um seine
Achse 22 verschwenkt.
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Wenn also das Stellglied 26 gegen die in F i g. 1 oben dargestellte
stirnseitige Endkappe 36 bewegt wird, wird das Schaltglied 18 im Gegenuhrzeigersinn
verdreht. Wenn andererseits das Stellglied 26 gegen die andere stirnseitige Endkappe
37 bewegt wird, ; wird die Kupplung 18 im Uhrzeigersinn verdreht.
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Von Augen 49 mit Gewindeloch, die an den Innenflächen der Gehäusewandabschnitte
12d, 12f angeschweißt oder auf andere Weise befestigt sind, springen einstellbare
Anschlagglieder, beispielsweise Kopfschrauben 48, so weit vor, daß sie die Schwenkbewegung
der Klauen 18 b, 18 c begrenzen, wenn diese an ihnen anschlagen. Diese Schrauben
sind in der gewünschten Anschlagstellung durch daran angebrachte Sicherungsmuttern
51 feststellbar.
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Das Gehäuse der Betätigungsvorrichtung des Rohrleitungsschalters ist
am Gehäuse des zu betätigenden Rohrleitungsschalters befestigt, dessen Spindel 53
mit dem Schaltglied 18 mittels eines Keiles 56, der in darin gebildeten Keilnuten
eingelegt ist, drehfest ist. Die Grundplatte 11 der Betätigungsvorrichtung für das
Ventil 52 ist an einem am Ventilgehäuse gebildeten Flansch 54 mittels Kopfschrauben
54 a angeschraubt, die durch Durchgangslöcher im Flansch 54 geführt und in
Gewindelöcher in der Grundplatte 11 eingeschraubt sind.
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Die Ventilbetätigungseinrichtung hat zwei Betätigungsgrenzstellungen,
nämlich eine, in der eine Klaue 18 a, 18 b an einem
Anschlagglied 48 anstößt, und eine, bei der sie das gegenüberliegende Anschlagglied
berührt. Das Schaltglied 18 und die damit gekoppelte Ventilspindel 53 sind auf diese
Weise über einen Winkel von 90° verschwenkbar.
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Ein zum Anzeigen der Stellung dienender Anzeigedeckel 57 mit einem
vorspringenden länglichen Zeiger 58 ist am Ende der zylindrischen Hülse 18 a des
Schaltgliedes 18 - drehfest mit diesen - durch Kopfschrauben 59 befestigt. Wie in
F i g. 1 gezeigt, erstreckt sich der Zeiger 58 in der einen Betriebsstellung im
allgemeinen in Achsrichtung des Antriebsgliedes 29 und in der anderen Betriebsstellung
in deren Querrichtung. In der dargestellten Zwischenstellung erstreckt er sich in
einer diagonalen Richtung. Wie oben bemerkt, ist das drehbare Ventil 52
über
einen Winkel von 90° von der vollständig geöffneten und in die vollständig geschlossene
Stellung verschwenkbar. Die obengenannten einstellbaren Anschlagglieder 48 bilden
Einrichtungen zum genauen Einstellen der Betätigungsgrenzstellung des Ventils 52
nach Anbau der Betätigungsvorrichtung.
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Während der Bewegung des Stellgliedes 26 von der einen Grenzbetriebsstellung
in die andere bei der Drehung des Antriebsgliedes 29 rollen die Lager 27 entlang
einer Seite der Schlitze 24 in den Klauen 18 b, 18 c. Abgesehen von der Reibung
ist die einzige auf die Klauen 18 b, 18 c übertragbare Kraft unter rechtem Winkel
zu den Seitenwänden des Schlitzes 24. In der Zwischenstellung des Stellgliedes 26
nach F i g. 1 ist diese Kraft parallel zu den Achsen des Antriebsgliedes
29 und der Führungsstange 44.
Es ist daher keine seitliche Schubkraft
unter rechtem Winkel zur Achse des Antriebsgliedes 29 oder der Führungsstange 44
in dieser Zwischenstellung vorhanden. Bei allen anderen Stellungen des Stellgliedes
26 wird eine Kraft in der Querrichtung auf das Antriebsglied 29 und auf die
Führungsstange 44 entwickelt, die bestrebt ist, diese zu biegen. Die Größe
und Richtung dieser Kraft hängt unter anderem von der Winkelstellung der Hülse 18
und von der Richtung ab, in der das Stellglied 26 angetrieben wird. Natürlich können
die Schlitze 24 der Joche 18 b, 18 c unter einem Winkel angeordnet sein, um die
Querkraft während Abschnitten der Bewegung des Ventilkörpers zu vermindern, in denen
das Drehmoment größer ist als während der anfänglichen öffnungsbewegung. Derartige
quergerichtete Kräfte werden jedoch bei einer solchen Ausführungsform nicht ausgeschaltet.
In jedem Falle haben die auf die Führungsstange 44 und das Antriebsglied 29 einwirkenden
quergerichteten Kräfte, die vom Stellglied 26 übertragen werden, das Bestreben,
diese Teile gegen den Gehäusewandabschnitt 12b oder von diesem fort zu drängen oder
zu biegen. Sie sind daher bestrebt, ein Klemmen zwischen dem Stellglied 26 und der
Führungsstange 44 und dem Antriebsglied 29 herbeizuführen. Um jedoch ein Klemmen
zu verhindern, ist zwischen der Führungsstange 44 und der Bohrung 46 im Stellglied
26 ein ausreichendes Spiel vorgesehen, so daß das Stellglied 26 auch dann entlang
der Führungsstange 44 zu gleiten vermag, wenn diese während des Betriebes geringfügig
gebogen ist.
Die Gefahr eines Klemmens zwischen dem Stellglied 26
und dem Antriebsglied 29 kann durch Verwendung eines Trapezgewindes herabgesetzt
werden, dessen Zahnlückenweite R am Grund (F i g. 3) größer ist als die Zahnkopfbreite
C. Dank dieser Ausbildung des Gewindes tritt ein gegenseitiges Behindern oder Klemmen
der Gewindegänge auch dann nicht auf, wenn das Antriebsglied 29 im Gebrauch geringfügig
gekrümmt ist, da der Eingriff der Gewindegänge an den zylindrischen Zahnlückengrund-
und Zahnkopfflächen und nicht an den keilförmigen Seitenflächen auftritt. Durch
Beseitigung der möglichen Ursachen eines Klemmens des Stellgliedes 26 am Antriebsglied
29 und an der Führungsstange 44 vermag die Betätigungsvorrichtung große Betriebsdrehmomente
zum Öffnen und Schließen von Rohrleitungsschaltern zu erzeugen. Auch wird eine erhöhte
Lebensdauer erzielt, insbesondere, wenn die Betätigungsvorrichtung hohe Drehmomente
liefern muß.
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Wie ersichtlich, wird das Stellglied 26 ausschließlich durch Einrichtungen
aufgenommen, die von den beiden Gehäusewandabschnitten 12a, 12c getragen sind. Dies
bedeutet, daß das Stellglied 26 entlang einer Führungsstange 44 geführt ist, die
sich zwischen den gleichen Gehäusewandabschnitten 12 a,12 c erstreckt, an denen
das Antriebsglied 29 gelagert ist. Die Gehäusewandabschnitte 12a, 12c können von
identischem Aufbau sein, und ihre Lage ist genau festgelegt durch stumpf aneinanderstoßende
Teile benachbarter Kanten derselben an der Grundplatte 11 und dem anderen
Gehäuseabschnitt 12b und durch Aneinanderschweißen derselben. Die Genauigkeit
in der Montage für die Führungsstange 44 und das Antriebsglied 29 an den Platten
hängt ausschließlich von der Genauigkeit ab, mit welcher die Löcher 32, 45 in den
Gehäusewandabschnitten 12 a, 12 c gebohrt sind.
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Bei einem anderen Ausführungsbeispiel der Erfindung sind gemäß F i
g. 4 zwei Hydraulikzylinder 61 an Stelle der Spindel des Antriebsgliedes 29 vorgesehen.
Da beide Hydraulikzylinder 61 von gleicher Konstruktion sind, gilt folgende Beschreibung
für beide. Bei jedem ist ein Zylinder 62 vorhanden, der am äußeren Ende mittels
eines Stopfens 63 verschlossen ist, der daran mittels eines Befestigungsringes 64
befestigt ist, der in Ringnuten im Zylinder 62 und dem Stopfen 63 eingelegt ist.
Das innere Ende jedes der Zylinder 62 ist mittels eines Zylinderdeckels 67 verschlossen,
der einen zylindrischen Stopfenabschnitt 67a hat, von dem ein Ende in den Zylinder
62 hinein vorspringt und an diesem mittels eines weiteren Befestigungsringes 64
befestigt ist. Zur Abdichtung zwischen den Stopfen 63 und dem Zylinder 62 sind O-Ringe
68 in Nuten der Stopfen 63, 67 a vorgesehen. Der Zylinderdeckel 67 weist einen radialen
Flansch 67b auf, der am stirnseitigen Gehäusewandabschnitt 12a anliegt und daran
mittels Kopfschrauben 38 befestigt ist, die durch Durchgangslöcher in der Stirnwand
hindurchgeführt und in Gewindelöchern im Flansch 67 b eingeschraubt sind. Das andere
Ende des Stopfenabschnittes 67a springt in die Bohrung 32 hinein vor. Eine genaue
Festlegung der Lage der Betätigungsvorrichtung in bezug auf diesen Wandabschnitt
wird dadurch ermöglicht.
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Da, wie oben beschrieben, die Kopfschrauben 38 von der Innenseite
der Gehäusewandabschnitte 12 a, 12c her bedienbar sind, sind die Antriebsglieder
29, 61 ohne Störung der äußeren Betätigungsmechanismen austauschbar. Im übrigen
ist die Konstruktion der Betätigungsvorrichtung die gleiche wie bei der Ausführungsform
nach F i g. 1. und 2.
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Das Antriebsglied 29 mit Spindel und das Antriebsglied 61 mit Kolben
sind leicht austauschbar. Es werden die gleichen Gehäusewandabschnitte 12a, 12c
verwendet, die durch die stumpfe Anlage benachbarter Kanten derselben an der Grundplatte
11 und dem seitlichen Gehäusewandabschnitt 12 b hinsichtlich ihrer Lage genau festlegbar
sind. Die gegenüberliegenden Löcher 45 legen in genauer Weise die Lage der Führungsstange
44 fest. Wenn die Lager 31 ausgebaut sind, nehmen die Löcher 32 die Zylinderanbauplatten
67 b und die Kolbenstangen 76 auf. Bei beiden Ausführungsformen wird vor Befestigung
der Deckplatte 14 das Gehäuse mit Schmiermittel gefüllt.