DE1750747C3

DE1750747C3 - Antrieb für Regel- und Absperrventile oder dgl. mit Schnellschließoder Schnellöffnungsbetätigung

Info

Publication number: DE1750747C3
Application number: DE19681750747
Authority: DE
Inventors: Heinz 6806 Viernheim Kistner
Original assignee: Bopp & Reuther 6800 Mannheim GmbH
Current assignee: Bopp & Reuther 6800 Mannheim GmbH
Priority date: 1968-05-31
Filing date: 1968-05-31
Publication date: 1974-07-04
Also published as: DE1750747B2; DE1750747A1

Description

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Die Erfindung bezieht sieh auf einen Antrieb für Regel- und Absperrventile od. dgl. mit Schncllschließ- oder Schnellörfnungsbetätigung, bei dem das Verschlußteil über eine Hubstange von einem druckbeaufschlagten Kolben in der einen Bewegungsrichtung betätigt wird, während die Schnellschließ"- oder Schncllöffnungsbetatigung in der anderen Bewegungsrichtung durch eine Rückstellkraft. /. B. ein FaI!gewicht erfolgt und bei dem für die Hubstange cmc Lagesicherung vorgesehen ist.

Es ist ein Kluppenantrieb bekannt (schweizerische Patentschrift !!01066), bei dem die Kkippenscheibe mit HiIIe eines am Ende der Hubslange vorgesehenen Kolbens hydraulisch bis in die Offenendstellung gefahren wird und in dieser Stelluni durch Abstellen der Pumpe blockiert werden soll. L >rd\ die unvermeidliche Leckage im Druckmittel?* tnder läßt es sich jedoch nicht vermeiden, daß der Aolben mit der Hubstange unter dem Gewicht der Klappenscheibe im Laufe der Zeit nach unten wp-.idcrt. Zwar wird hier die Pumpe nach einer bestimmten Abwartsbewegung des Kolbens durch einen S haltkontakt wieder in Tätigkeit gesetzt, so daß der l·. jlben und damit die Klappenscheibe erneut bis zum oberen Endanschlag gefahren wird, jedoch ist mit diesem Antrieb keine konstant bleibende Halterung der Klappenscheibe in der Endstellung zu erzielen und eine Lagesicherung in Zwischenstellungen, wie sie für Regelzweck« erforderlich ist, ist hier unmöglich.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, einen Druckmittelantrieb für Schnellschließ- oder Schnellöffnungsventile gleichzeitig als Regelantrieb in der Weise auszubilden, daß das Verschlußteil in einfacher Weise in jede beliebige Zwischenstellung gebracht und dort auch über längere Zeit sicher im seiner Lage gehalten werden kann.

Die Lösung dieser Aufgabe wird gemäß der Erfindung darin gesehen, daß für die Lagesicherung der Hubstange diese mit einem nicht selbsthemmenden Gewindeabschnitt versehen ist, der in einer in eiinera Antriebsgehäuse drehbar gelagerten Gewindebuchse läuft, die ein Zahnrad trägt, das mit einem Ritzel in Eingriff steht, an dessen Welle eine vorzugsweise elektromagnetisch betätigte, durch einen in die Welle eingebauten Freilauf nur in einer D .hnr'.tung wirksame Reibungshaltcbremse angreitt.

Durch diese Ausbildung der mechanischen Verriegelung des Stellantriebe!, "läßt sich das Verschlußteil des Regel- und Absperrventils in jeder gewünschten Zwischenstellung sowohl in der einen aL auch in der anderen Bewegungsrichtung stufenlos festhallen, ohne daß die Gefahr besteht, daß im Laufe der Zeit i-ini- l.ayevcrändc.'ung eintritt. Dadurch läßt sich der Durchfluß in der Rohrleitung in einfacher Weise jeder gewünschten Regelcharakteristik anpassen. Infolge" der hohen Untersetzung bei der Verriegelung, die sich einerseits aus dem nicht selbsthemmenden Gewinde der Hiihstange in Verbindung mit der drehbar gelauerten Gewindebuchse und andererseits ;niv dem an der Gewindebuchse festsitzenden Zahnrad mit dem hiermit zusammenwirkenden Ritzel auf der Weiie der Hakebiemsc· ergibt, werden nur geringe Verriegelungskräfte erforderlich. Bereits kleine, auf die Ritzelwelle einwirkende elektromagnetische I la! tekräfie lösen dadurch eine kraftschlüssige Verriege lung in der jeweils gewünschten Zwischensteilung des Regelventil aus Durch den in einer Drehrichtuni; wirkenden Freilauf ist auch eine Beaufschlagung des Hubkolbens gegen die Wirkung der Rückstellkraft bis in die neue Zwischensteilung möglich, ohne daß zuvor die Hallebrcmse der Verriegelungseinrichtung gelost zu werden braucht. Soll dagegen ein Regelimpuls zur anderen Bewegungsrichtung erfolgen, so braucht hieifür die Reibungshaltebremse nur gelöst und bei Erreichen der neuen Zwischensteilung wieder geschlossen zu werden, wobei die Verstellbewegung durch die ständig vorhandene Rückstellkraft bewirkt wird. Durch die hohe Untersetzung an der mechanischen Verriegelung des Stellantriebes lassen sich sehr kleine Hlektnnnagnete verwenden, so daß die Verriegelungseinrichtung auf einem kleinen Gehäuseraum untergebracht werden kann.

Hs ist zwar ein Schnellschlicüventil bekannt (deutsche Patentschrift 7IÜ292), be ilcni win Schneckenrad mittels einer lösbaren Sperrung festgelegt ist und eine von einem Elektromotor über ein Vorgelege angetriebene Schnecke sich an dem Schneckenrad hochschraubt und dabei das Ventil anhebt. Durch Lösen der Sperrung am Schneckenrad verliert die Schnecke ihre Stütze und das Ventil kann durch den Druck einer Schließfeder schnell geschlossen werden. Dieser Stellantrieb eignet sich aber nicht für einen Druckmittelantrieb mit Kolben, wie er bei der Erfindung vorgesehen ist.

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Bei einem anderen elektromotorischen Antrieb für Schieber (deutsche Auslegeschrift I 051 503) ist es bekannt, zwischen dem Antriebsrilzel des an dem Elektromotor angeflanschten Getriebes und der als Zahnstange ausgebildeten Schieberspindel eine HaI-temagnetkupplung vorzusehen. Dieser Haltemagnet muß aber sehr große Kräfte aufbringen, wenn er die Schieberspindel mit der daran befestigten Schieberplatte in einer Zwischenstellung oder in der Offenstellung halten soll, so daß dieser Antrieb für eine feinansprechende Regelung der Stellung des Verschlußteiles ebenfalls nicht geeignet ist.

Eine Weiterentwicklung der Erfindung wird in einem Stufenkolben mit einstellbaren Drosselventilen zur Regelung der Schließ- bzw. der Öffnungsgeschwindigkeit gesehen. Durch diese Ausbildung des Kolbens als Stufenkolben wird beim Einfahren in den Zylinder, d. h., beim Betatigen des Verschlußtei- !ts durch das Fallgewicht eine stufenweise Abbremsung erzieh und durch die einstellbaren Drosselventile kann sowohl die Schließgeschwindigkeit als auch die öflnungsgeschwindigkeit entsprechend der gewünschten Regelcharukteristik eirgestellt werden.

In der Zeichnung ist ein Austührungsbeispiel der Erfindung schematisch veranschaulicht. Danach ist an eine das Ventil, beispielsweise eine Drosselklappe (nicht gezeichnet), tragende Antriebswelle 1 ein Hebel 2 angelenki, der ein Fallgewicht 3 tragt. Dem Hebel 2 gegenüberliegend ist ein Hebel 4 angeordnet. Letzterer ist gelenkig mit einer Kolbenstange 5 verbunden, weiche im Mittelteil mit einem mehrgängigen, nicht selbsthemmenden Gewinde 6 versehen ist. Am unteren Ende ist die Kolbenstange 5 als Stangenkopf ausgebildet und mit dem als Gabel ausgebildeten Hebel 4 drehbar verbunden. Am oberen Ende isi an der Stange 5 ein Differentialkolben 7 befestigt.

In einem Gehäuse 8 ist eine Gewindebüchse 9 radial und axial gelagert. Die Gewindebuchse 9. in weicht· r die Kolbenstange 5 läuft, ist innen ebenfalls mit dem nicht Nclbstheminendon Gewinde 6 und außen mit einem Kegelrad 10 versehen. Am Antriebsgehäuse 8 ist ein Bremskasten 11 angeflanscht. In ihm befindet sich eine Brernswcllc 12 mit einem Kegelradritzel 13 an ihrem vorderen Ende. Ferner ist im Bremskasten 11 eine Elektromagnet-Lamellenbremse 14 ohne Schleifring angeordnet. Die Bremse 14 ist einerseits mit dem Kasten 11 fest und andererseits über einen Freilauf IS nur in einer Drehrichtung fest mit der Welle 12 verbunden.

Auf das Getriebegehäuse 8 ist ein Differential} linder 16, umgeben von einem als Ringraum 18 ausgebildeten Ölbehälter 17, aufgesetzt. Der Zylinder 16 und der Behälter 17 sind oben durch einen Deckel 19 abgeschlossen, in welchem seitlich mehrere Drosselventile 20. 20', und 20" eingebaut sind. Am Behälter 17 befindet sich weiterhin ein mit einer Drehflügelpumpe 22 gekoppelter Elektromotor 21. Die Pumpe 22 steht über eine Saugleitung 23 mit dem Ölbehälter 17 und über eine mit einem Rückschlagventil 25 ausgestaltete Druckleitung 24 mit einem Raum 28 oberhalb des Raumes 18 in Verbindung. Durch eine Leitung 26, in die ein stromlos offenes Elektromagnetventil 27 eingebaut ist, wird eine Verbindung zwischen dem Raum 28 und dem Raum 18 hergestellt.

Die elektrische Ausrüstung für den Antrieb besteht aus einem Endschalter 29 für die Offcnstellung, einem weitere« Endschalter 30 für die Geschlosscnstellung, die in an sich bekannter Weise mit verschiedenen elektrischen Geräten, wie Motorschutzschalter 31, SchBltschüU 32 Gleichrichter 33, Hilfsrelais 34, Befehlsgerät 35 mit Druckknüpfen und einem Lam-

penausschalter 36 in Verbindung stehen.

Die Wirkungsweise des erfindungegemäßen Antriebes ist nachstehend erläutert. Das dargestellte Schema zeigt den Antrieb an einem Schnellschlußventil als Rückschlagventil hinter einer Pumpe, wo-

bei in der dargestelltem Stellung die Pumpe fördert und das Absperrventil offen ist.

Durch Betätigung des Druckknopfes »öffnen« im Befehlsgerät 35 wird das Schaltschütz 32 erregt und dadurch der Motor eingeschaltet. Die Pumpe fördert

t5 jetzt aus dem Raum IiI über die Saugleitung 23 und die Druckleitung 24 in den Raum 28 unter dem Dekkel 19 und in die Räume 37 und 38 im DifTerentialzylinder 16. Hierbei wird der Kolben 7 auf seiner ganzen Stirnfläche beaufscalagt. Er bewegt sich da-

durch aus der strichpunktiert gezeichneten Stellung nach unten. Über die Kolbenstange 5, den Hebel 4 und die Welle 1 wird cjr Verschlußteil geöffnet unter Anheben des Fallgewicht^ 3. Hierbei kann sich die Gewindebuchse 9. welche mittels des Gewindes in Drehung versetzt wird und formschlüssig mit dem Kegelrad 10, dem Ritzel 13. der Welle 12 und dem Freilaufinnenring verbunden ist, auf Grund des Freilaufes frei drehen. Die Öffnungsgeschwindigkeit wird am Drosselventil 20" eingestellt. Nach Erreichen der Endstellung (Offen) wird der Endschalter 29 betätigt. Infolgedessen wird die Selbsthaltung des Sehaltschützes 32 unterbrochen und der Pumpenmotor 21 stillgeset/.t. Gleichzeitig bekommt die entsprechende Meldelampe im Signalgerät 36 Spannung und leuchtet auf.

Soll das Ventil in eine Zwischenstellung gefahren werden, d. h.. ist die Öilnungshewegung vor Erreichen der Stellung»Offen /u unterbrechen, so wird der zugehörige Druckknopf im Befehlsgerät 35 betätigt. wodurch die Selbsthaltung des Schaltschützes 32 unterbrochen und der Pumpenmolor 21 stillgesetzt wird.

Zum Schließen des Ventil·; wird der entsprechende Druckknopf im Befehlf^eiät 35 betätigt, wodurch das Hilfsrelais 34 dit Elektromagnet-Lamellenbremse im Bremskasten 11 stromlos macht. Infolgedessen ist die kraftschlüssige Verriegelung der Kolbenstange 5 über ihr Gewinde zur Gewindebüchse 9. dem Kegelrad 10. dem Ritzel 13, der Welle 12 und dem Freilauf 15 zur Bremse 14 hin unterbrochen. Nun schließt das Fallgewicht 3 über den Hebel 2 und die Welle I das Ventil, wobei mittels des Hebels 4 die Kolbenstange 5 und der Kolben 7 im Zylinder 16 nach oben geschoben weruen (strichpunktiert dargestellt). Das in den Räumen 29 und 37 vorhandene Öl mui.i über die Drosselventile 20 und 20' verdrängt werden, welche die Schließgescluvindigkeit bestimmen, da das Rückschlagventil 25 und das Eic- :roniagnetventil 27 geschlossen sind. Nach Erreichen der Endstellung »Zu« wird der Endschalter 30 betätigt. Hierdurch wird die Sf.lbsthaltung des Hilfsrelais 34 unterbrochen und die Bremse 14 erhält wieder Spannung. Gleichzeitig leuchtet die zugehörige Meldelampe auf.

Soll das Ventil von hier aus in eine Zwischenstellung gebracht werden, so wird in ähnlicher Weise wie oben geschildert verfahren, d. h., es wird der entsprechende Druckknopf betätigt.

ei Schnellschlußauslösung fällt der Lcistungslter der Pumpe. Hierdurch wird über einen »kontakt 40 das Elektromagnetventil 27 und die ctromagnet-Lamellenbremsc 14 stromlos. Das til 27 öffnet, und die Bremse 14 wird gelöst, d. h., Fallgewicht 3 wird entriegelt und kann das Ventil schließen. Die Schließgesehwindigkeit wird durch das Grobdrosselventil 20' und das Feindrosselvcntil 20 bestimmt, welche nach Öffnen des Ventils 27 direkt über die Leitung 26 mit dem Behälterraum 18 unter Ausschaltung des Drosselventils 20" in Verbindung stehen.

Hierzu 1 Blatt Zeichnungen

Claims

Patentansprüche:

1. Antrieb für Regel- und Absperrventile od. dgl. mit Schnellschlteß- oder Schnellöffnungsbetätigung, bei dem das Verschlmßteil über eine Hubstange von einem druckbeaufschlagten Kolben in der einen Bewegungsrichtung betätigt wird, während die Schnellschließ- oder Schnellöffnungsbetätigung in der anderen Bewegungs- richtung durch eine Rückstellkraft, z. B. ein Fallgewicht erfolgt und bei dem für die Hubstange eine Lagesicherung vorgesehen ist, dadurch gekennzeichnet, daß für die Lagesicherung der Hubstange (5) diese mit einem nicht selbsthernmenden Gewindeabschnitt (6) versehen ist, der in einer in einem Antriebsgehäuse (8) drehbar gelagerten Gewindebüchse (9) läuft, die ein Zahnrad (10) trägt, das mit einem Ritzel (13) in Eingriff -'eht, an dessen Well; (12) eine vorzugsweise e/ektromagnetisch betätigte, durch einen in die Welle (12) eingebauten Freilauf (15) nur in einer Drehrichtung wirksame Reihungshaltebremse (14) angreift.

2. Antrieb nach Anspruch 1, gekennzeichnet durch einen Stufenkolben C⁷) mit einstellbaren Drosselventilen (20, 20'. 20") zur Rose!'!!«¹ d'-r Schließ- bzw. der Öffnungsgeschwindigkeit.