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Ventil-Betätigungseinrichtung Die Erfindung betrifft eine Ventil-Bstätigungseinrichtung.
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Die Erfindung befaßt sich mit der Schaffung einer Sicherheits-Ventil-Betätigungseinrichtung,
die bei Ausfall der Kraftquelle das Ventil in diejenige Stellung bewegt, in der
daß Gesamtsystem den geringsten Schaden erleiden kann. Diese Sicherheitsstellung
des Ventils-kann entweder die geschlossene oder abervauch die geöffnete Stellung
des Ventils sein. Die Erfindung ist insbesondere nützlich für Untersee- und für
unterirdische Installationen,
Grundsätzlich wird nach der vorliegenden
Erfindung bei Bewegung der Ventil-Betätigungseinrichtung in derjenigen Richtung,
in der der Ventilstößel aus der Sicherheitsstellung herausbewegt wird, Energie in
einer Sicherheitsfeder gespeichert. Bei Ausbleiben der Antriebshaft wird die in
der Sicherheitsfeder ge-speicherte Energie freigegeben, so daß der Ventilstößel
in seine Ausgangslage, d.h. also in seine Sicherheitslage, zurückbewegt werden kann.
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Ene spezielle Aufgabe der Erfindung ist die Schaffung von Einrichtungen
für eine Ventil-Betätigungseinrichtung, mittels derer die Sicherheitsfeder mit Sicherheit
so lange verriegelt wird, wie die Leistungszufuhr anhält, während bei Leikungsausfall
der Verriegelungsmechanismus unverzüglich freigegeben wird, so daß die Federkraft
sich auswirken kann. Dabei soll zur Auslösung der Sperre nur eine möglichst geringe
Kraft erfcrderlich sein.
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Der zur Lösung dieser Aufgabe vorgesehene erfindungsgemäße Mechanismus
um faßt eine Mehrzahl von Stahlkugeln, die zur Verriegelung der Sicherheitsfeder
verwendet werden. Die Stahlkugeln sind ihrerseits in der Verrigelungssllung verriegelt
durch Kugelfreigabeeinrichtungen, die durch eine von einem Solenoid aus gesteuerte
Klinke gesteuert werden. Bei Leistungsausfall wird diese Klinke freigegeben. Dadurch
wird auch die Kugel-
Freigabeeinrichtung freigegeben, und die Verriegelungskugeln
können sich aus der Verriegelungsstellung in die Freigabestellung bewegen, wodurch
die Sicherheitsfeder freigegeben wird.
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Die Konstruktion des gesamten Mechanismus ist derart, dafl das Solenoid,
welches die Klinke in Verriegelungsstellung hält, nur das Eigengewicht der zugehörigen
Teile und die Hebelkraft einer Ubertotpunkt-Vorspannfeder überwinden muß.
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Es wird zwar die Verwendung von Stahlkugeln zur Verriegelung der Sicherheitsfeder
bevorzugt, jedoch könnten auch ballige Rollen verwendet werden. In der folgenden
Beschreibung und in den Patentansprüchen wird der Ausdruck ZVerriegelungskugeln"
verwendet, jedoch soll dieser Ausdruck Kugeln auch ballige Walzen oder Rollen mit
umfassen.
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In der folgenden Beschreibung wird davon ausgegangen, daß die Ventil-Betätigungseinrichtung
elektrisch gespeist wird, jedoch ist durch Abwandlung bestimmter Bauteile auch die
Verwendung von anderen Kraftque2bn als Elektromotoren und überhaupt von anderen
Leistungsquellen möglich, ohne daß dabei der eigentliche Erfindungsgedanke, der
beschrieben und beansprucht wird, verlassen wird.
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Bei einer praktischen Installation kann auch eine Vorkehrung dafür
getroffen werden, das Ventil von Hand zu betätigen über eine Mutter, die an dem
nach außen ragenden Motorwellen-Vorsprung befestigt und durch eine abnehmbare Kappe
abgedeckt ist.
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Die Anbringung einer solchen Handbetätigungseinrichtung ist nützlich
während der Installation der Anlage. Dieses Merkmal ist jedoch unabhängig von der
eigentlichen Erfindung.
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Die dargestellte und beschriebene Ventil-BetAtigungseinrichtung ist
so ausgebildet, daß bei Wiederkehr der Leistungszufuhr nach dem Leistungsausfall
eine vorbestimmte zyklische Aufeinanderfolge mit Fernsteuerung ausgelöst werden
kann, um die einzelnen Bauteile in ihre Ausgangslage zurückzuführen, die sie vor
dem Leistungsausfall eingenommen haben. Es werden außerdem geeignete Steuerungs-
und Anzeigevorrichtungen vorgesehen, um diese Wirkung zu erzielen und um den Zustand
und/ oder die Lage des Ventils anzuzeigen. Die vorliegende Erfindung ist aber nicht
unmittelbar auf diese Merkmale gerichtet, Die Aufgaben, Merkmale und Vorteile der
Erfindung ergeben sich aus der folgenden ins einzelne gehenden Beschreibung der
in der Zeichnung dargestellten Ausführungsbeispiele.
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Fig. 1 ist eine teilweise geschnittene Seitenansicht der Ventilbetãtigungs-
und Steuerungseinrichtüng.
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Fig. 2 ist ein Schnitt entlang der in Fig. 1 eingetragenen Linie II-II
und zeigt u.a. den Ventilstößel, die Mutter, die Antriebshülse, die Sicherheitsfeder,
die Druckhülse, den Träger der Verriegelungskugeln, die Kugel-
Freigabeeinrichtung
und die zugehörigen Teile. In den Figuren 1 und 2 ist der Ventilstößel in seiner
unteren Lage dargestellt, und die Sicherheitsfeder ist in zusammengedrücktem Zustand
verriegelt gezeigt, so daß sie bei Freigabe den Ventilstößel und den Ventilkprper
in die oberes d.h. also in die sogenannte Sicherheitsstellung bewegen kann.
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Fig. 3 ist eine der Darstellung nach Fig. 2 ähnliche Schnittdarstellung,
zeigt jedoch den Ventilstößel und die Sicherheitsfeder in der oberen d,h, also in
der Sicherheitsstellung; diese Stellung nehmen die Teile bei Ausfall der zugeführten
Leistung ein.
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Fig, 4 ist ein Schnitt entlang der in Fig. l eingetragenen Linie IV-IV
und zeigt u.a. die Gabel, welche die Kugelfreigabe bewirkt, die Verriegelungseinrbhtung
für die Gabel und die Welle für die Stell;ungsanzeige.
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Fig. 5 ist ein Schnitt entlang der Linie-V-V in Fig. 4, in Axialrichtung
der Gabelwelle gesehen; diese Figur zeigt die Anzeigeschalter.
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Fig. 6 ist ein Schnitt entlang der Linie VI-VI in Fig. 5 und
zeigt
das Solenoid, die Auslöseklinke und den Auslösefreigabemechanismus. In Fig. 6 ist
die Auslöseklinke in Verriegelungsstellung dargestellt.
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Fig, 7 ist eine Ansicht eines Teils der Fig. 6 und zeigt den Auslösemechanismus
in der Stellung nach Ausfall der zugeführten Leistung. Die Auslöseklinke ist in
der Stellung gezeigt, die sie einnimmt, wenn keine Verriegelung mehr vorliegt.
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Flg, 8 ist eine Anstatt die die Verriegelungsklinke zeigt, während
sie bestrebt ist, in die Verdegelungslage zurückzukehren, nachdem, nach einem Leistungsausfall,
die Speiseleistung wieder eingesetzt hat.
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Fig. 9 zeigt im Schnitt entlang der in Fig. 1 eingetragenen Linie
IX-IX den Träger der Verriegelungskugeln, die Verriegelungskugeln selbst und die
ringförmige, feststehende Verriegelungsnut.
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Fig, 10 zeigt im Schnitt entlang der Linie X-X in Fig. 9 als vergrößerte
Detailansicht die Kugel-Entlastungshalterung, wobei die Verriegelungskugeln in Verriegelungslage
dargestellt sind, Fig, 11 zeigt in ähnlicher Darstellung wie Fig, 10 die Kugel-
Freigabeeinrichtung
in zurückgezogener Lage und auch die Verriegelungskugeln in Freigabestellung, wobei
der Kugelträger und die Druckhülse sich nach oben bewegt haben, nachdem die in der
Sicherheitsfeder enthaltenen Kraft freigegeben worden ist.
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Fig. 12 zeigt in ähnlicher Darstellung wie in Fig. 11 die Schubhülse
und den Kugelträger in nach unten zurückgeführter Lage, nachdem nach Leistungsausfall
die Leistung wieder vorhanden ist, Fig. -13 ist eine schematische Darstellung einer
Ausführungsform des Ventils mit einem Schließelement, das durch Vertikalbewegung
des Ventilstößels gesteuert wird.
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Bei der Beschreibung der in der Zeichnung dargestellten Ventil-Betätigungseinrichtung
wird der Einfachheit halber bei bestimmten Abschnitten bestimmter TRile von dem
oberen und unteren Teil und von dem oberen oder unteren Ende, etc. gesprochen, und
es wird von einer Bewegung des Ventilstößels, der Mutter oder anderer Teile nach
oben oder nach unten gesprochen. Jedoch muß natürlich die Ventil-Betätigungseiflrichtung
nicht in vertikaler Richtung angeordnet seine wie es in den Zeichnungen dargestellt
ist, Das gesamte Ventil mit Betätigungseinrichtung kann vielmehr auch horizontal
oder in anderer Lage angeordnet sein.
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Wie die Zeichnung zeigt, ist ein mit einem Außengewinde versehener
Ventilst8ßel 23 vorgesehen, der an seinem unteren Ende einen Ventilteller oder ein
anderes Schließelement wie beispielswese das Schließelement 101 nach Fig. 13, trägt,
und dieser Ventilstößel ist, wie in den Figuren 2 und 3 zu sehen istt in den mit
Innengewinde versehenen Teil 24a einer langgestreckten Mutter 24 eingeschraubt,
die mittels Keilen oder Federn 24b mit einer Antriebshülse 22,die mit entsprechenden
Innennuten versehen istt in Drehverbindung steht. Die Antriebshülse 22 ist drehbar
in Lagern 29 (Fig.2) im unteren Teil 31b des Stößelgehäuses gelagert-, um eine richtige
Anlage fgr die Stößelmutter 24 zu bilden und die Übertragung der Drehbewegung von
der Steckenantriebswelle 21 und der Antriebs schnecke 20 auf die Mutter 24 zu ermöglichen.
Die Federverbindung zwischen der Mutter 24 und der Antriebshülse 22 ermöglicht eine
freie Gleitbewegung der Mutter 24 in der Antriebshüle 22 in axialer Richtung.
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Das obere Ende der Mutter 24 ist mit einem Flansch oder Ring 25 versehen,
der zwischen Lagern 26 liegt; diese Lager sind ihrerseits gehalten durch einen Ring
127 und die Schultern 28 eines Kugelträgers 27. Der Kugelträer 27 ist an einer Druckhülse
50 befestigt, die nach oben verläuft und die an ihrem oberen Ende einen Druckflansch
128 aufweist, an welchem das obere Ende der druckfeder 30 anliegt. Die Druckhülse
50
dient dazu, die Axialkraft von der Sicherheitsfeder 30 auf die Mutter 24 zu übertragen,
während aber trotzdem die Mutter verdreht werden kann durch die Federn der Antriebshülse22.
Die Druckhülse 50 ist in axialer Richtung innerhalb einer feststehenden Hülse 150
-verdrehbar, die mit ihrem unteren Ende durch Flanschverbindung mit dem oberen Ende
des unteren Gehäuseteil 31b verbunden ist.
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Die Druckhülse 50 und der Kugeiträger 27 werden nach oben, von der
Druckhülse 22 weg, gedrückt durch die in der Sicherheitsfeder 30 gespeicherte Energie.
Die Gegenkraft dieser Federkraft wird auf das untere Gehäuse 31b übertragen. Die
Kraft der Feder 30 wird.arretiert, wenn die Druckhülse 50 in der Belastungsstellung
ist, durch die Wirkung einer Vielzahl von Verriegelungskugeln 33, die, wie am besten
aus Fig. 9 ersichtlich lstt in radial verlaufenden zylindrischen Bohrungen 34 in
einem Kugelträger 27 angeordnet sind. Ein feststehender Ring 35 ist fest am Gehäuse
angebracht und seine Innenfläche ist mit einer Umfangsnut 36 mit schrägen Seitenwänden
versehen, wie die Fig 10 bis 12 am deutlichsten zeigen, um die vorstehenden Teile
der Kugeln 33 aufzunehmen, wenn die Radial-Bohrungen 34 in dem Kugelträger 27 mit
der Nut 36 in axialer Richtung fluchten.
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Das untere Ende des Kugelträgers 27 ist bei 37 mit einer Ansenkung
versehen,
um eine ringförmige Kugelfreigabehülse 38 aufzunehmen, welche die Mutter 24 umgibt
und auf einer Kuqelfreigabepatrone 39 zentriert und geführt ist, In die Ansenkung
37 hinein nach unten erstreckt sich eine Kugelhaltehülse 41, die an dem Kugelträger
27 befestigt ist. Die einzige Funktion dieser Kugelhaltehülse 41 ist es, zu verhindern,
daß die Verriegelungskugeln 33 aus dem Kugelhalter 27 heraus fallen können, wenn
die Kugelfreigabehülse 38 aus der Ansenkung 37 herausgezogen wird, wie dies der
Fall ist, wenn die gesamte Halteeinrichtung in Freigabestellung ist.
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Das obere Ende der Kugelfreigabehtlse 38 hat einen vergröterten Innendurchmesser,
wie die Fig. 10-12 am deutlichsten erkennen lassen, damit die Kugelfreigabehülse
38 in die Ansenkung 37 des Kugelträgers 27 eintreten kann, und die Außenfläche hat
ein Paar von Schrägflächen, um die Verriegelungskugeln 33 unter Kraft radial nach
außen in Richtung auf die feststehende Nut 36 zu verschieben und um zu bewirken,
daß ein Teil jeder Kugel in er Radialbohrung 34 in die Nut 36 eintritt, wenn die
Radialbohrung 34 und die feststehende Nut 36 axial miteinander fluchten, Bei dem
bevorzugen Ausführungsbeispiel, das hier dargestellt und beschrieben ist, enthält
jede der Radialbohrungen 34 zwei Verriegelungskugeln 33 jedoch könnte der Mechanismus
auch so konstruiert werden, daß er mit mehr oder weniger als zwei Kugeln
pro
Bohrung arbeitet.
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Das untere Ende der Kugeifreigabehülse 38, das heißt das dem Kugelträger
27 abgekehrte Ende dieser Kugelfreigabehülse1 ist, wie die Fig. 2 und 3 am besten
erkennen lassen, mit einer Ring-Nut 40 versehen. Wie Fig. 4 am deutlichsten zeigt,
ragen zwei einander diametral gegenüberliegende, nach innen gerichtete Lagerzapfen
42 in diese Nut hinein; die jeweik anderen Enden dieser beiden Zapfen 42 sind drehbar
in den auseinanderlaufenden Enden einer Gabel 43 gelagert, die schwenkbar auf einer
Welle 44 gelagert ist, welch letztere sich durch eine Wandfläche des unteren Gehäuses
31b hindurch in das Steuergehäuse 45 hinein erstreckt; mittels einer Klinke 75-
ist Vorkehrung dafür getroffen, diese Welle 44 gegenüber Verdrehung festzuhalten
oder aber auch freizugeben, wie dies nachstehend noch mehr im einzelnen beschrieben
werden soll.
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Wie die Fig. 2, 3 und 4 zeigen, weist die Kugelfreigabepatrone 39
auch eine Führung für eine Fehleranzeigestange 49 auf, die hiervon nach unten verläuft
und deren Oberfläche bei 84 und 85 nockenartige Flächen aufweist. Ein an einer Welle
81 befestigter Hebel 52, der eine Rolle 83 trägt, liegt an der Nockenfläche der
Stange 49 an und wird ja nach der Stellung der einzelnen Bauteile derart bewegt,
daß er über einstellbare
Betätigungselemente 110 (Fig. 5) ein
Paar von Anzeigeschaltern 112 betätigt, die innerhalb des Steuergehauses 45 angebracht
sind. Durch eine Feder 82 (Fig. 4) wird die erforderliche Rückstellkraft aufgebracht,
und die erforu derliche Einstellbarkeit wird durch die Betätigungsteile 110 bewirkt,
um eine sichere Wiederholbarkeit zu gewährleisten.
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Die Figuren 1 bis 3 zeigen, daß die mit dem Schneckenrad 21 in Eingriff
stehende Schnecke 20 hohl ausgebildet und mit Innensternkeilen versehen istw mittels
derer sie auf der Schneckenwelle 86 verschiebbar ist. Wie Fig. 1 zeigt, ist eine
weitere Schnecke 53 auf der Schneckenwelle 86 befestigt, die dazu dient, eine mit
ahnrad versehenen Umdrehéngs-Grenzschalter 54 anzutreiben. Ein Zahnrad 55 dient
zum Antrieb der Schneckenwelle von einem Motor aus über das Motorritzel 56.
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Die Schneckenwelle 86 ist in axialer Richtung gehalten durch ein Radialkugellager
57, das am motorseitigen Ende des SteuergehAuses 45 angebracht ist. Dieses Lager
57, in Verbindung mit einem weiteren lager 58 am entgegengesetzten Ende der Schneckenwelle
86 im unteren Gehäuseteil 31b bildet die Laoerung für die Welle 86, so daß des die
vom Motor 87 abgeebene Leistung auf die Schnecke 20 übertragen kann.
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Die Schnecke 20 ist ferner in axialer Richtung relativ zu einer verschiebbar
gelagerten Lagerpatrone 88 gehalten, die
ein Radiallager 89 enthält,
das konzentrisch sowohl zur Welle 86 als auch zur Schnecke 20 angeordnet ist und
das eine unbehinderte Verdrehung der Schnecke 20 ermöglicht. Die Patrone 88 ist
in axialer Richtung elastisch in einer Neutral-Stellung gehalten durch die kombinierte
Wirkung einer Drehmomentfeder 90, zweier Druckscheiben 91 und 92 und der zugehörigen
Schultern, Ansenkungen und Haltekappen, so daß ein übermäßiger Drehmomentwiderstand,
der am Schneckenrad 21 auftritt, sich an der Schnecke 20 durch axiale Verschiebung
derselben auf der Welle 86 äußert, weil die Schnecke 20 auf den Zähnen des Schneckenrades
21 gewissermaßen heraufklettert. Diese lineare Bewegung, die durch das Lager 39
auf die Patrone 88 übertragen wird, wird sodann durch die aus kreisförmigen Ringen
bestehende Zahnstange 94 der Lagerpatrone 88, die mit dem Drehmomentschalter-Ritzel
94 in Eingriff steht, auf den Drehmomentschalter 93 übertragen.
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Die äußere Motorwellenverlängerung kann vorzugsweise mit einer quadratischen
Mutter versehen sein (in der Zeichnung nicht dargestellt), so daß die Einheit auch
mit einem Werkzeug von Hand betätigt werden kann Diese Mutter kanndurch eine abnehmbare,
aufgeschraubte Kappe geschützt sein. Dasselbe Werkzeug kann benutzt werden, um die
Kappe abzunehmen und um die Einheit zu betätigen. Die Kappe kann, mit Einem Überdruckventil
versehen sein.
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Im Falle einer Unterwasseranwendung könnte im Falle eines Notfalles
ein sucher eine Ersatzkappe mitnehmen, die vorher mit
Wasserpumpenfatt
gefüllt ist, und könnte die Originalkappe durch die Ersatzkappe ersetzen, sobald
die Handbetätigung vorgenommen worden ist. Während des unter Wasser erfolgenden
Einbaus der Kappe drückt dann das Fett das die Welle und die Mutter umgebende Wasser
heraus, und das Überdruckventil verhindert eine hydraulische Verriegelung, wenn
der O-Rinq beginnt, sich anzulegen. Die Originalkappe könnte dann mitgenommen und
an Land gelagert werden, um später wieder in ähnlicher Weise verwendet zu werden.
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Wie bereits erwähnt und in Fig. 4 gezeigt, wird die Schwenk-Rotationsbewegung
der die Gabel 43 tragenden Welle 44 entweder ermöglicht oder aber gesperrt durch
die Klinke 75. Die Einzelheiten der Klinke 75 und ihr Auslösemechanismus sind in
den Fig, 6 - 8 dargestellt und werden nachstehend beschrieben, Ein Solenoid 60 ist
zwischen den Armen einer gegabelten Konsole 61 befestigt, die feststehend im Steuergehäuse
45 befestigt ist, Das Solenoid 60 bewirkt. die Ausübung einer Haltekraft auf einen
Kniehebel-Auslösemechanismus, der insgesamt mit der Bezugsziffer 62 bezeichnet ist.
Dieser Mechanismus ist derart ausgebildet, daß eine verhältnismäßig geringe, von
dem Solenoid ausgeübte Kraft erforderlich ist, um die Auslöseklinke in derwenigen
Stellung zu halten, in der die Auslösung des Sicherheitsmechgnismus verhindert wird.
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Fig. 6 zeigt den Kniehebel-Auslösemechanismus 62 in derjenigen Stellung,
die dieser Mechanismus einnimmt, wenn die Speiseleistung vorhanden ist und daher
das Solenoid gespeist wird. Fig. 7 zeigt den Auslösemechanismus in derjenigen Stellung,
die dieser Mechanismus einnimmt wenn die Leistungzufuhr ausbleibt und das Solenoid
ausgeschaltet ist.
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Eine gegabelte Auslösekonsole 63, die einen schmalen Basisabschnitt
63c und einen breiteren, zwei Gabelabschnitte 63a und 63b mit Schultern bei 63b
umfaß"t, ist schwenkbar auf einem feststehenden Zapfen 65 befestigt, der zwischen
den im Abstand vöteinander liegenden Platten 67a und67b einer feststehenden Kniehebelkonsole
67 befestig ist, Eine dreieckige Platte 64j die als Schwenkverriegelung dienst,
ist schwenkbar auf einem feststehenden Zapfen 66 gelagert, der zwischen den Platten
67a und 67b der Kniehebelkonsole 67 befestigt ist. Wenn sich der Auslösemechanismus
bewegt, dann bewegen sich die Auslösekonsolen 63 und die Verriegelung 64 drehend
um ihre zugehörigen Lagerzapfen 65 bzw.66, jedoch werden- die Ausmaße und Begrenzungen
ihrer Verdrehung gesteuert durch die Lage eines Kniehebels 68, der insgesamt im'hörizontalen
Querchnitt U-förmig und insgesamt L-förmig im vertikalen Querschnitt ist, wobei
die beiden Seiten dieses Hebels mit 68a und 68b bezeichnet sind. Der Kniehebel 68
ist schwenkbar an dem festen Basisteil 63c der Auslösekonsole 63 mittels eines Zapfens
69 and außerdem mittels eines Zapfens 70 an der Schwenkverriegelung
64
angelenkt. Das gegenüberliegende Ende des Kniehebels 68 ist mittels eins Zapfens
71 schwenkbar mit dem Plunger 72 des Solenoids 60 verbunden. Es ist also festzustellent
daß der Kniehebel 68 an keinem feststehenden Schwenkzapfen gelagert ist.
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Fig. 7 zeigt die Lage der zusammengehörigen Bauteile, wenn das Solenoid
60 ausgeschaltet ist Wenn das Solenoid 60 ausgeschaltet wird, so wird sein Plunger
72 zurückgezogen und nimmt dabei das untere Ende des Kniehebels 68 mit. Dies bewirkt,
daß der Kniehebel 68 in Uhrzeigerrichtung aus der in Fig. 7 dargestellten Lage in
die in Fia. 6 gezeigte Lage zurückschwinat, was eine augenblickliche Verschwenkung
des Hebels 64 entgegen der Uhrzeigerrichtung um den feststehenden Zapfen 66 und
eine Verschwenkung der Ausldsekonsole 63 in Uhrzeigerrichtung um den feststehenden
Zapfen 65 bewirkt bis die Bewegung des Kniehebels 68 durch den feststehenden Anschlagzapfen
73 beendet wird, der in der Kniehebelkonsole 67 angebracht ist. Zu diesem Zeitpunkt
sind die sekundären beweglichen Schwenkzapfen 69 und 70, die mit dem Kniehebel 68
verbunden sind, in direkter vertikaler Linie mit dem feststehenden Schwenkverriegelungszapfen
66, wie in Fig. 6 irgestellt, und in dieser Stellung kann keine Hebelwirkung von
der schwenkbaren Auslösekonsole 63 übertragen werden, um die Stellungen dieser Teile
zu verändern.
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Im folgenden soll nun zunächst auf die Figuren 1, 2 und 3
Bezug
genommen werden. Die zusammengedrückte Haupt-Sicherheitsfeder 30 erzeugt die Kraft,
um den Schaft 23 nach oben in die obere Grenzlage zu bringen; dies ist die Sicherheitsstellung.
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Ein Teil dieser rach öben gerichteten Federkraft wird über die Schubhülse
50 und über den Kugelträger 27 auf die Unterseite der Kugeln 33 übertragen, wie
dies in Fig. 10 dargestellt ist und infolge des Schrägverlaufs der Wandfläche 36a
der feststehenden Haltenut 36 bewirkt die resultierende Kraftkomponente eine raliale
Einwärtsbewegung der Kugeln 33. Ein Teil dieser Kraftkomponente drückt die Kugelfreigabehülse
38 nach unten infolge der Erzeugen einer nach unten gerichteten Kraftkomponente,
die durch die schrägstehende Oberfläche 48 (siehe Fig. 10) am oberen Ende der Kugelfreigabehülse
38 hervorgerufen wird. Diese Abwärtsbewegung wird von der Kugelfreigabehülse 38
über die Gabel 43 (Fig. 4) und die Lagerzapfen 42 auf die Welle 44 übertragen, wodurch
die Welle 44 entgegen der Uhreigerrichtung von rechts gesehen und in der Blickrichtung
nach Fig. 5 gesehen verschwenkt wird. Diese Kraft wird von der Welle 44 auf den
Gabelhebel 54 übertragen und dann weiter über den Belleville-Federsatz 55 auf den
Federhebel 74 (Fig. 5, 6 und 7) an diesem Punkt wirdfdie Kraft, die bestrebt ist,
die Gabelwelle 44 (in der Blickrichtung nach den Figuren 6 und 7 von rechts gesehen
in Uhrzeigerrichtung) zu verdrehen, arretiert durch die Auslöseklinke 75, wie dies
in Fig, 6 dargestellt ist. Die Auslöseklinke 75 ist schwenkbar auf einem Stift 76
zwischen den im Abstand voneinander l.laufenden Armen 63a und 63b der Auslösekonsole
63 gelagert, Das mit
dem Federhebel 74 in Anlage befindliche Ende
der Auslöseklinke 75 ist schräg verlaufend ausgebildet, um eine Unterstützung in
der Verriegelungsrichtung zu bringen.
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Die Auslöseklinke 75 liegt normalerweise an einem Zapfen 77 an, der
in der Auslösekonsole 63 angebracht ist, und wird in dieser Stellung gehalten und
durch die kombinierte Wirkung eines federbelasteten Druckstifts 78, der im Basisabschnitt
63c der Konsole 63 angebracht ist, und hiervon zwischen den Platten 63a und 63b
vorsteht und den Kraftkomponenten, die von dem Federhebel 74 herrühren Diese Kraftkomponenten
setzen sich in der Weise zusammen, daß eine solche Torsionskraft auf die Auslösekonsole
63 ausgeübt wird, das der Knierhebelmechanismus 62 aushalten muß, wenn er in der
in Fig, 6 dargestellten Lage Linie in Linie ist.
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Um diesen Gleichgewichts zustand herzustellen, werden die Feder 80,
die Druckstange 81, der Bügel 82 und der Zapfen 83 verwendet, um die Schwenkverriegelung
64 aus der Totpunkt-Mittelstellung herauszubewegen, wenn das Solenoid ausgeschaltet
wird. Dies ermöglicht es der Auslösekonsole, der auf sie ausgeübten Torsionskraft
zu widerstehen, und die Auslösekonsole wird zu einem "Fallblock", wodurch es möglich
wird, daß der Federhebel 74 die Auslösekonsole äus der HaltestLlung herausbewegen
kann. Das Solenoid hat daher lediglich die Trägheit seiner zugehötigen Teile und
die durch Hebelkraft herabgesetzte Kraft der außermittigen
Feder
80 zu überwinden. Es ist auch Vorkehrung dafür getroffen (in der Zeichnung nicht
dargestellt), um den Federhebel 74 während des Zusammenbaus der Installation durch
einen Sicherheitsstift mit dem Steuergehäuse 45 zu verriegeln, um ein unerwünschtes
Auslösen der Sic-herheitsvorrichtung zu vermeiden.
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Nach der Auslösung bewirkt die in Fig. 7 gezeigte Torsionsfeder 79
eine Verdrehung des Federhebels 74 und der Gabelwelle 44 entgegen der Uhrzeigerrichtung,
in den Figuren 6 und 7 von rechts gesehen, und in Uhrzeigerrichtung von der rechten
Seite der Fig.
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4 her gesehen. Dadurch wirddie Kugelfreigabehülse 38 nach oben bewegt,
um sie in die Ausgangslage für die Wiederbelastung zu bringen. Diese Torsionsfeder
79 hat bei dem Widerbelastungszyklus zwei Funktionen: einmal bewirkt sie, daß die
Kugelfreigabehülse 38 die Verriegelungskugeln 33 beim Abwärtshub des Kugelträgers
27 verschiebt, sobaldShe Kugeln auf die feststehende Haltenut 36 einstellen, und
zum anderen bewirkt diese Feder, daß der Federhebel 74 durch den Auslöser 75 verriegelt
wird, sobald das Solenoid 60 wieder eingeschaltet wird, ohne daß hierzu irgendeine
elektrische Aufeinanderfolge erforderlich ist.
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Die Funktion des Belleville-Federsatzes 55 (Fig.5) ist es, bei dem
Abwärts-Zurückbewegungshub nach der Auslösung den Kugelträger eine etwas größere
Bewegung ermöglibhen, obgleich der
Auslösemechanismus in Verriegelungslage
ist, oder wenn der Sicherheits-Verriegelungsstift eingesetzt wird, und es bleibt
immer noch eine Federkraft aufrechterhalten, die ausreichend istp um die Verriegelungskugeln
33 zu verschieben, wenn sie die Indexiage mit der feststehenden Nut 36 erreichen.
Innerhalb des Steuergehäuses 45 ist ein (nicht dargestelltes) Bedienungspult angebracht,
und es sind geeignete außenliegende Steuerelemente vorgesehen.
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Ein Stoßdämpferventil 96 ist innerhalb der Mutter des Schaftes untergebracht
und wird duch den Ventilstößel 23 betätigt, wenn dieser sich seiner obersten Stellung
nähert. Die gesamte Einheit, einschließlich der Federabdeckung 31a, ist mit einem
elektrisch isolierenden öl gefüllt, und das oberhalb des Stößels 23 eingefangen
öl muß im wesentlichen durch das 9Dßdämpfungsventil 96 verdrängt werden. Bei einer
Sicherheitsauslösunq wird dieser öldurchgang schnell herabgemindert bis zu dem voll
geschlossenen Zustand, wonach das normale Hindurchlecken die Beendigung des vollen
Wegs ermöglicht. Auf diese Weise wieder Stoß, dem die Ventilteile und die diesbezüglichen
Betätigungsteile normalerweise widerstehen müßten1 auf ein Geringstmaß herabgesetzt.
In der Bodenplatte des Steuergehäuses 45 sind Vorkehrunqen getroffen zfur Verbindung
mit einem Speichersystem zur Kompensierung der ölverschiebung während des Arbeitens
und zur Erzeugung eines
Druckausgleichs zwischen dem Inneren der
Einheit und dem außenliegenden Elementen W i r k-u n g s w e i s e Es dürfte für
das Verständnis der Erfindung zweckmäßig sein, einen vollständigen Zyklus der Arbeitsweise
zu beschreiben.
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In Fig. 2 befindet sich der Stößel 23 in seiner untersten Stellung
Es soll angenommen werden, daß in dieser Stellung des Stößels 23 das am untersten
Ende angebrachte Ventil 100, wie dies in Fig. 13 schematisch dargestellt ist, in
Offnungsstellung ist, und daß es die Aufgabe des Sicherheitsmechanismus ist, im
Falle ¢tnes Leistungsausfalls den Stößel 23 in seine oberste Stellung zu bewegen,
um dieses Ventil zu schliessen, Im Normalbetrieb treibt die von einem Motor angetriebene
Schnecke kenwelle 86 die Schnecke 20, das Schneckenrad 21, die Antriebshülse 22
und die Mutter 24 in der einen oder anderen Drehrichtung an. Die Muster 24 ist gegenüber
vertikaler Bewegung in beiden Richtungen gesichert, weil der Ring 25 der Mutter
zwischen der oberen und der unteren Schulter des Kugelträgers 27 liegt, der durch
die Druckhülse 50 gegen vertikale Bewegung gesichert ist. Im Normalbetrieb bewirkt
also die Verdrehung der axiaXfeststehenden
Mutter 24 eine Bewegung
des Schaftes oder Stößels 23 nach oben oder unten, je nach der Drehrichtung der
Antriebshülse 22.
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Im Normalbetrieb ist die Sicherheitsfeder 30 zusammengedrückt, wie
in Fig. 2, und die Verriegelungskugeln 33 sind in der feststehenden Haltenut >0
verriegelt durch die
38, die in ihrer obersten Stellung ist, wie dies in Fig. 10 vergrössert gezeigt
ist, Außerdem ist im Normalbetrieb der Kniehebel-Auslösemechanismus 62 in dem in
Fig. 6 gezeiqten Zustand, in welchem die Auslöseklinke 75 eine Verdrehung der Gabelwelle
44 verhindert, wodurch gleichzeitig verhindert wird, daß die Kugelfreigabehülse
38 sich mach unten bewegen kann, ungeachtet der auf diese Hülse nach unten einwirkenden
Kraft durch die nach unten gerichtete Kraftkomponente, welche von der Sic-herheitsfeder
30 erzeugt wird. Diese nach unten gerichtete Kraftkomponente drückt die Gabelwelle
44 in Uhrzeigerrichtung, in der Blickrichtung nach Fig. 6 von rechts, und die Auslösekonsole.
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63 wird entgegen der Uhrzeigerrichtung gedrückt, jedoch wird eine
Verschwenkung der Auslösekonsole 63 um ihren Lagerzapfen 65 dadurch verhindert,
daß ihre nach unten gerichtete Kraftkomponente aufgenommen wird durch drei Zapfen
die auf einer einzigen vertikalen Linie liegen, nämlich die Zapfen 69 und 70 und
den feststehenden Lagerzapfen 66.
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Wenn nun angenommen wird, daß in dem Augenblick, in dem der Ventilstößel
23 in der unteren Stellung nach Fig. 2 ist,-, die Leistungszufuhr ausfällt, so kann
die federbelastete Stoßstange 80 (Fig. 6) den Schwenkhebel 64 in Uhrzeigerrichtung
um den Lagerzapfen 66 (in der lickric'htung nach den Fig. 6 und 7) bewegen, wodurch
der Zapfen 70 aus der vorstehend erwähr@en vertikalen Linie herausbewegt wird. Sobald
der Zapfen 70 aus dieser vertikalen Fluchtungslinie zwischen den Zapfen 69 und 66
herausbewegt wird, löst der Kniehebel-Auslösemechanismus infolge der Kraft, die
darauf durch den Hebel 74 und die Gabel welle 44 ausgeübt wird, aus, und der Auslösemechanismus
gelangt in die in Fig. 7 dargestellte Lage. Der Gabelhebel 44 kann sich nun (in
der Blickrichtung nach Fig. 7 von rechts gesehen in Uhrzeigerrichtung) verdrehen
und tut dies auch. Dadurch kann sich die Kugeifreigabehülse 38 (Fig. 1o und 11)nach
unten bewegen, und infolgedesssen können sich die Kugeln 33 unter der nach innen
gerichteten Kraftkomponente, die auf sie durch die Aufwärts-Kraftkomponente des
Kugelträgers 27 und die Formgebung der Haltenut 36 ausgeübt wird, radial nach innen
bewegen.
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Die Kugeln 33 bewegen sich daher aus der in Fig. 10 dargestellten
Lage in die Lage nach Fig. 11, und der Kugelträger 27 und die Druckhülse 50 werden
freigegeben, so daß sie sich nach oben bewegen können.
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Wenn die Druckhülse 50 sich nach oben bewegt, dann werden die Mutter
24 und der
23 nach oben in die in Fig. 3 dargestellte Sicherungsstellung bewegt. Diese Aufwärtsbewegung
des Schafts 23 wird beendet durch das Ventilschließelement 101, welches an dem Anschlag
102 zur Anlage kommt, wie dies in Fig. 13 gezeigt ist. Unmittelbar bevor der Schaft
23 die oberste Grenzlage erreicht, kommt das obere Ende des Schafts 23 (Fig.
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2 und 3) an dem Knopf 97 des Ventils 96 zur Anlage, schließt das Ventil
96 und verhindert, daß öl von dem oberhalb der Ventilbetätigungseinrichtung liegenden
Raum in den darunter liegenden Raum gelangen kann, wodurch eine hydraulische Stoßdämpfungswirkung
erreicht wird.
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Um die Ventilbetätigungseinrichtung wieder in ihre Ausgangslage zurückzustellen,
wenn die Leistungszufuhr wieder einsetzt, wird der Motorantrieb derart angetrieben,
daß die Mutter 24 so verdreht wird, daß der Stößel 23 nach oben bewegt wird. Der
Stößel 23 ist aber infolge der soeben beschriebenen Sicherungswirkung bereits in
seiner obersten Stellung und kann sich wegen der Anlage am Anschlag 102 nicht weiter
nach oben bewegen, weil dieser Anschlag eine weitere Bewegung des Schließelements
101 in Schließrichtung verhindert. Infolgedessen klettert die Mutter 24 bei Verdrehung
auf dem Stößel 23 entlang und nimmt dabei den Kugelträger 27 und die Druckhülse
50 mit sich, wobei die Sicherheitsfedur 30 wieder zusammengedrückt wird
Wenn,
wie vorstehend beschrieben zum Zeitpunkt des Leistungsausfalls der Auslösemechanismus
ausgelöst wird und der Kugelträger 27, die Mutter 24 und der Stößel 23 nach oben
in die Sicherheitsstellung bewegt worden sind, wird die Einwirkung der nach unten
gerichteten Kraftkompónente auf die Kugeentlastungshülse 38 beendet, und nach Aufhören
dieser nach unten gerichteten Kraftkomponente bewegt nun die Torsionsfeder 79 (Fig.7)
den Federhebel 74 und die Gabelwelle 44 entgegen der Uhrzeigerrichtung gesehen,
von der rechten Seite der Fig. 7, und auch in der Blickrichtung nach Fig. 5, jedoch
in Uhtzeigerrichtung in der Blickrichtung von rechts gesehen in Fig. 4.
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Das Solenoid ist nun erneut eingeschaltet, und der Plunger 72 ist
nach innen gezogen, und der Kniehebel-Auslösemechanismus nimmt wiederum die in Fig.
6 dargestellte Lage ein. Wenn, nachdem diese Stellung wieder erreicht worden ist,
der Federhebel 74 durch die Torsionsfeder 79 noch nicht ausreichend verschwenkt
worden ist, um zu bewirken, daß die Klinke 75 in die Verriegelungsstellung gekommen
ist, legt sich die Klinke 75 zeitweilig geqen die Seitenwand des Hebels 74 an, und
der federbelastete Druckzapfen 78 wird kurzfristig eingedrückt, wie in Fig. 8 gezeigt,
bis der Hebel 74 sich soweit verschwenkt hat, daß die Klinke 75 in die Verreiegelungsstellung
gelangen kann.
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Die Verdrehung der Gabelwelle 44 durch die Torsionsfeder 79
nach
Ausfall der Speiseleistung, hat, wie oben beschrieben, die Wirkung einer Bewegung
der Kugeifreigabehülse 38 nach oben zur Folge, und die Kuqeifreigabehülse 38 nimmt
dann eine Stellung relativ zu der feststehenden Haltenut 36 ein, wie dies in Fig.
12 gezeigt ist.
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Da die drehbare Mutter 24 während des hier beschriebenen Rückstellvorganges
auf dem Stößel 23 sich nach unten bewegt, bewegt sih auch der Kugelträqer 27 nach
unten, wie dies in Fig. 12 gezeigt ist. Unmittelbar bevor die Kugeln 33 mit der
Haltenut 36 zum Fluchten kommen, treffen sie auf das obere Ende der KugelfreigabehEbe
38 auf und treiben diese Hülse 38 nach unten in die in Fig. 11 dargestellte Lage.
Kurz danach, bei Fortsetzung der Abwärtsbewegung, kommen die Kugeln 33 mit der Haltenut
36 zum Fluchten und werden in diese Nut hinein gedrückt durch die einwärts gerichtete
Kraftkomponente, die ddbh die abwärts gerichtete Kraft der Kugeln auf die schrägstehende
Oberfläche 48 der Kugelfreigabehülse 38 erzeugt wird. Die Kugeln 33 sind nun in
ihrer Verriegelungslage, und der Kniehebel-Verriegelungsmechanismus 62 befindet
sich in der in Fig. 6 gezeigten Verriegelungsstellung.
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Die Tatsache, daß der Mechanismus vollständig in seine Verriegelte
Auslösestellung zurückgeführt worden ist, wird durch den Anzeigemechanismus angezeigt,
der aus der Nockenstange 49 dem
Stößel. .83 und dem Hebel 52-besteht,
welcher die Welle 81 verdreht, um die erforderlichen Anzeigen zu erzeugen. Diese
An---zeigen werden- bewirkt mittels der einstellbaren Schalter-Betätigungsteile
110, die einen oder mehrere der Schalter 112 (Fig.'5) betätigen je nach der Lage
der Welle 81, die ihrerseits abhängig ist von der Stellung des Stößels 83, der durch
die Nockenstange 49 gesteuert wird Weiter oben wurde auf das blzumeßventil 96 Bezug
genommen,das die ölmenge steuert, die von dem oberen Hohlraum der Federabdeckung
31a zum Gehäuse 31b fließen kann. Dieses Ventil 96 ist am unteren Ende'eines Mittelrohres
98 befestigt, das einen Durchgangskanal aufweist und mit öl gefüllt ist. Dieses
Mittelrohr 98 wird elastisch getragen von einer Feder 198,.deren unteres Ende in
einer Aussparung eines Anschlagringes 197 sitzt, der beispielsweise mittels eines
Sprengringes in fester Lage auf dem Rohr 98 gehalten wird. Das untere Ende der Feder
198 liegt auf dem oberen Ende der Mutter 24 auf und wird von dieser getragen. Es
wird also das ölrohr 98 von der Mutter 24 getragen. Das obere Ende des Rohres 98,
das einen herabgesetzten Durchmesser aufweist und Außengewinde aufweist, wird von
der mit Innengewinde versehenen Anshlaghülse 99 aufgenommen, deren oberes Ende an
der Federabdeckung 31a anliegt. Infolgedessen kann also, eine Einstellung der Axiallage
des Ölzumeßventils 96 dadurch erfolgen daß die Anlagehülse 99 gegenüber dem' Rohr
98.
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verdreht wird, bevor der Deckel 31a aufgebracht wird; hierbei wird
festgelegt, um welches Maß das ölzumeßventil geschlossen wird, wenn der Stößel lurch
die Sicherheitsfeder 30 nach oben gezogen wird.
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Vorstehend ist ein bevorzugtes Ausführungsbeispiel der Erfindung ziemlich
im Detail beschrieben worden, jedoch ist für den Durchschnittsfachmann ersichtlich,
daß zahlreiche Abwandlungen vorgenommen werden können, ohne daß dabei von dem Erfindungsqedanken
abgewichen wird, der sich aus den folgenden Patentansprüchen ergibt.