DE2011011B2 - Schnellschlussventil mit einer kugelrasteinrichtung - Google Patents

Description

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Die Erfindung betrifft ein Schnellschlußventil mit einem f ede rbeauf schlagt en Ventilstößel, einem Antrieb und einem lösbaren Gesperre zur Schnellauslö-•ung.

Die deutsche Patentschrift 710 292 beinhaltet ein elektromotorisch angetriebens Schnellschlußventil, das ein Schneckenrad mit einer lösbaren Sperrung Und eine von einem Motor über ein Vorgelege ange- Iriebene Schnecke aufweist. Die Schnecke kann sich en dem Schneckenrad hochschrauben und dabei das Ventil anheben. Bei Lösen der Sperre verliert die Schnecke ihre Stütze, und das Ventil wird geschlossen.

Des weiteren sind schon Absperrorgane mit Kugeigesperre bekanntgeworden. Die deutsche Patent-Bchrift 619 596 beinhaltet ein ferngesteuertes Absperrventil mit einer Kupplungsmuffe, die konische, nach außen abgeschrägte Öffnungen aufweist, in denen Verriegclungskugeln angeordnet sind. Eine Ventilschließfeder wird bei Bewegung des Ventils nach oben oder nach unten wiederholt ausgedehnt oder zusammengedrückt. Nachteilig ist nun, daß fast die gesamte Federkraft der Ventilschließfedern auf die Kugeln des Kugelgesperrcs übertragen wird. Zum öffnen des Ventils muß diejenige Kraft aufgewandt werden, die zum Zusammendrücken der Feder erforderlich ist.

Die deutsche Patentschrift 1 806 094 beinhaltet ein elektromagnetisches Ventil mit ebenfalls einem Kugelgesperre. Das Kugeigesperre arbeitet mit einer konischen Fläche eines Zapfens und mit einer Rücksprungnute im Trägerteil des Ventils zusammen. Die Kugelrasteinrichtung ist ähnlich der im deutschen Patent 519 596. Nachteilig ist die Verwendung von Elektromagneten, die nur eine begrenzte Hubhöhe des Zapfens gestatten. Mit dieser Ausführung lassen sich keine großen und schweren Ventile, aber auch keine Ventile mit großer Hubhöhe schalten.

Die schweizerische Patentschrift 447 747 beinhaltet eine lösbare Verrastvorrichtung mit Elektromagneten und einem Kugeigesperre, ähnlich der deutschen Patentschrift 1 806 094. Das Kugeigesperre arbeitet wiederum mit einer konischen Auflagefläche eines beweglichen Zapfens, der mittels der Elektromagneten gehoben werden kann, und einer Schulternut des Zylindergehäuses des Ventils zusammen. Auch hier ist der gleiche Nachteil gegeben, daß die Federkraft der Ventilschließfeder fast vollständig auf die Kugeln im Öffnungszusland des Ventils übertragen wird.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, ein Schnellschlußventil der eingangs genannten Gattung zu schaffen, bei dem die Lösung der Ventilsperre nur mit einem Bruchteil der Ventilkraft der Ventilfeder zu erzielen ist.

Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß dadurch gelöst, daß das Gesperre eine Kugelrasleinrichtung ist, deren Kugeln einerseits in Bohrungen einer axial verschiebbaren Kugelträgerhülse bewegbar und andererseits in eine Nut eines innerhalb der Kugelträgerhülse angeordneten, feststehenden Ringes einrastbar sind und mittels einer axial verschiebbaren Kugelfreigabehülse verriegelbar sind, wobei eine Kugelhalterhülse eine Ansenkung der Bohrungen überlappt und die Kugelfreigabehülse bei Verriegelung in die Ansenkung hineinragt.

Ein hervorstechender Vorteil des erfindungsgemäßen Schnellschlußventils besteht darin, daß nur ein geringer Weg der Ventilschließfeder notwendig ist, um das Kugeigesperre zu lösen. Die rollende Reibung der Kugeln ist zusätzlich sehr gering gegenüber einer gleitenden Reibung gemäß Ventilausführungen des Standes der Technik. Des weiteren kann das erfindungsgemäße Schnellschlußventil für beliebig große Ventile eingesetzt werden, da die Sicherheitsfeder ausschließlich auf das Verschlußteil wirkt. Die Kugeln können sich bei fast beliebiger Größe des Ventils mit nur geringfügigem Kraftaufwand aus ihrer Lagernut bewegen.

An Stelle von Stahlkugeln zur Verriegelung der Sicherheitsfeder können auch ballige Rollen verwendet werden.

Weitere Merkmale der Erfindung ergeben sich aus den Unteransprüchen.

Ein Beispiel der Erfindung ist in der Zeichnuni: dargestellt und anschließend beschrieben. Dabei zcigi

F i g. 1 einen Längsschnitt durch das Schnellschlußventil gemäß vorliegender Erfindung,

F i g. 2 einen Querschnitt durch das Schnellschluß ventil zur Darstellung der die Kugelfreigabe bewir kenden Gabel, der Verriegelungseinrichtung für du Gabel und die Welle für die Stellungsanzeige,

Fig. 3 einen Querschnitt entlang der Linie IX ii F i g. 1 zur Darstellung der ringförmigen Anordnunj der Verriegelungskugeln und der feststehenden Ver riegelungsnut,

F i g. 4 einen Schnitt entlang der Linie X-X ii Fig. 3 zur Darstellung einer vergrößerten Detailan sieht der Kugelentlastungshalterung, wobei die Ver

riegelungskugeln in Verriegelungslage dargestellt sind,

F i g. 5 eine ähnliche Darstellung wie. F i g. 4, wobei die Verriegelungskugeln in Freigabestellung mit nach obenbewegter Kugelträger- und Druckhülse angeordnet sind und·

F i g. 6 eine ähnliche Darstellung wie F i g. 4, wobei die Schubbülse und der Kugelträger in nach unten zurückgeführter Lage nach behobenem Leisiungsausfall dargestellt sind.

Wie F i g. 1 zeigt, ist eine mit einem· Außengewinde versehene Ventilspindel 23 vorgesehen, die an ihrem • interen Ende ein Verschlußstück trägt, und ist in Ol-π mit Innengewinde versehenen Teil 24 a einer langgestreckten Mutter 24 eingeschraubt, die mittels Keilen oder Federn 24 b mit einer Antriebshülse 22, ,!'e mit entsprechenden Innennuten versehen ist, in drehverbindung steht. Die Antriebshülse 22 ist drehbar in Lagern 29 im unteren Teil 31 b des Antriebs- ^■•luiüscs gelagert. Eine Drehbewegung wird von der S'ineckenantriebswelle 21 und der Antriebsschnecke ?S) auf die Mutter 24 übertragen. Die Federverbin-

ing zwischen der Mutter 24 und der Antriebshülse :■'.'! ermöglicht eine freie Gleitbewegung der Mutter Z-i in der Antriebshülse 22 in axialer Richtung.

Das obere Ende der Mutter 24 ist mit einem ; Miisch oder Ring 25 versehen, der zwischen Lagern Z<\ liegt; diese Lager sind ihrerseits gehalten durch einen Ring 127 und die Schultern 28 einer Kugeluiigerhülse 27. Diese Kugelträgerhülse 27 ist an einer Druckhülse 50 befestigt, die nach oben verläuft und die an ihrem oberen Ende einen Druckflansch !28 aufweist, an welchem das obere Ende der iVuekfeder 30 anliegt. Die Druckhülse SO dient uazu, die Axialkraft von der Sicherheitsfeder 30 auf die Mutter 24 zu übertragen, während aber trotzdem die Mutter verdreht weiden kann durch die Federn tier Antriebshülse 22. Die Druckhülse 50 ist in axiaier Richtung innerhalb einer feststehenden Hülse 150 verdrehbar, die mit ihrem unteren Ende durch Flanschverbindung mit dem oberen Ende des unteren Gchäuseteils 31 b verbunden ist.

Die Druckhülse 50 und die Kugelträgerhülse 27 werden nach oben von der Antriebshülse 22 weggedrückt durch die in der Druckfeder 30 gespeicherte Energie. Die Gegenkraft dieser Federkraft wird auf Jas untere Gehäuse 31 b 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 F i g. 3 ersichtlich ist. in radial verlaufenden zylindrischen Bohrungen 34 in der Kugelträgerhülse 27 angeordnet sind. Ein feststehender Ring35 ist fest am Gehäuse angebracht, und seine Innenfläche ist mit einer Umfangsnut 36 mit schrägen Seitenwänden 36α versehen, wie die Fig.4 bis 6 am deutlichsten zeigen, um die Kugeln 33 aufzunehmen, wenn die Radial-Bohrungen 34 in der Kugelträgerhülse 27 mit der Nut 36 in axialer Richtung fluchten.

Das untere Ende der Kugelträgerhülse 27 ist bei 37 mit einer Ansenkung versehen, um eine ringförmige Kugell'reigabehülse 38 aufzunehmen, welche die Mutter 24 umgibt und auf einer Kugelfreigabepatrone 39 zentriert und geführt ist. In die Ansenkung 37 hinein nach unten erstreckt sich eine Kugelhalterhülse 41, die an der Kugelträgerhülse 27 befestigt ist. Die einzige Funktion dieser Kugelhalterhülse 41 ist es. zu verhindern, daß die Verriegelungskugeln 33 aus der Kugelhalterhülse 27 herausfallen können, wenn die Kugelfreigabehülse 38 aus der Ansenkung

37 htrausgezogen wird, wie dies der Fall ist, wenn die gesamte Halteeinrichtung in Freigabestellung ist.

Das obere Ende der Kugelfreigabehülse 38 hat einen vergrößerten Innendurchmesser, wie die F i g. 4 bis 6 am deutlichsten erkennen lassen, damit die Kugelfreigabehülse 38 in die Ansenkung 37 der Kugelträgerhülse 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 jeder Radialbohrung! 34 in die Nut 36 eintritt, wenn die Radialbohrung 34 und die feststehende Nut 36 axial miteinander fluchten.

Bei dem bevorzugten Ausführungsbeispiel, das hier dargestellt und beschrieben ist, enthält jede der Radialbohrungen 34 zwei Verriegelungskugeln 33.

Das untere Ende der Kugelfreigabehülse 38, das heißt ihr der Kugelträgerhülse 27 abgekehrtes Ende, ist, wie die F i g. 1 am besten erkennen läl'i, mit einer Ring-Nut 40 versehen. Wie F i g. 2 am deutlichsten zeigt, ragen zwei einander diametral gegenüberliegende. r,.i<.h innen gerichtete Lagerzapfen 42 in diese Nut hinein; die jeweils 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 31 b hindurch in das Steuergehäuse 45 hinein erstreckt; mit tels einer Klinke 75 ist diese Welle 44 gegen Verdrehung festzuhalten oder aber auch freizugeben.

Die F i g. 1 zeigt, daß die mit dem Schneckenrad 21 im Eingriff stehende Schnecke 20 hohl ausgebildet und mit Innensternkeilen versehen ist, mittels derer sie auf der Schneckenwelle 86 verschiebbar ist. Es ist eine weitere Schnecke auf der Schneckenwelle 86 befestigt, die dazu dient, einen mit Zahnrad versehenen Umdrehungs-Grenzschalter 54 anzutreiben.

Im folgenden soll nun zunächst auf die F i g. 1 und 2 Bezug genommen werden. Die zusammengedrückte Druckfeder 30 erzeugt die Kraft, um die Ventilspindel 23 nach oben in die obere Grenzlage zu bringen; dies ist die Sicherheitsstellung. Ein Teil dieser nach oben gelichteten Federkraft wird über die Druckhülse 50 und über die Kugelträgerhülse 27 auf die Unterseite der Kugeln 33 übertragen, wie dies in Fig. 4 dargestellt ist. und infolge des Schrägverlaufs der Wandfläche 36 a der feststehenden Haltenut 36 bewirkt die resultierende Krafikomponente eine radiale Einwärtsbewegung der Kugeln 33. Ein Teil dieser Kraftkomponente drückt die Kugelfreigabehülse

38 nach unten infolge dei Erzeugung einer nach unten gerichteten Kraftkomponente, die durch die schrägstehende Oberfläche 48 (siehe F i g. 4) am oberen FmIo der Kugelfreigabehülse 38 hervorgerufen wird. Diese Abwärtsbewegung wird von der Kugeli'reigabehülse 38 über die Gabel 43 (F i g. 2) und die Lagerzapfen 42 auf die Welle 44 übertragen, wodurch die Welle 44 entgegen der Uhrzeigerrichtung von rechts gesehen verschwenkt wird. Diese Kraft wird von der Welle 44 auf den Gabelhebel 54 übertragen und durch die Auslöseklinke 75 arretiert.

In Fig. 1 befindet sich die Ventilspindel 23 in ihrer untersten Stellung. Es soll angenommen werden, daß in dieser Stellung das Ventil in Öffnungsstellung ist und daß es die Aufgabe des Sicherheitsmechanis-

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mus ist, im Falle eines Leistungsausfalles die Ventilspindel 23 in ihre oberste Stellung zu bewegen, um dieses Ventil zu schließen.

Im Normalbetrieb treibt die von einem Motor angetriebene Schneckenwelle 86 die Schnecke 20, das Schneckenrad 21, die Antriebshülse 22 und die Mutter 24 in der einen oder anderen Drehrichlung an. Die Mutler 24 ist gegenüber vertikaler Bewegung in beiden Richtungen gesichert, weil der Ring 25 der Mutter zwischen der oberen und der unteren Schulter der Kugelträgerhülse 27 liegt, die durch die Druckhülse 50 gegen vertikale Bewegung gesichert ist. Im Normalbetrieb bewirkt also die Verdrehung der axial feststehenden Mutter 24 eine Bewegung der Ventilspindel 23 nach oben oder unten, je nach der Drehrichtung der Antriebshülse 22.

Im Normalbetrieb ist die Druckfeder 30 zusammengedrückt, wie in Fig. 1, und die Verriegelungskugeln 33 sind in der feststehenden Haltenut 36 verriegelt durch die Kugelfreigabehülse 38, die in ihrer obersten Stellung ist, wie dies in F i g. 4 vergrößert gezeigt ist. Außerdem verhindert im Normalbetrieb der Kniehebel-Auslösemechanismus 62 eine Verdrehung der Gabelwelle 44, wodurch gleichzeitig verhindert wird, daß die Kugelfreigabehülse 38 sich nach unten bewegen kann, ungeachtet der auf diese Hülse nach unten einwirkenden Kraft durch die nach unten gerichtete Kraftkomponente, welche von der Druckfeder 30 erzeugt wird. Diese nach unten gerichtete Kraftkomponente drückt die Gabelwelle 44 in Uhrzeigcrrichtung, und die Auslösekonsole 63 wird entgegen der Uhrzeigerrichtung gedrückt, jedoch wird eine Verschwenkung der Auslösekonsole 63 um ihren Lagerzapfen 75 dadurch verhindert, daß ihre nach unten gerichtete Kraftkomponente aufgenommen wird durch drei Zapfen, die auf einer einzigen vertikalen Linie liegen.

Wenn nun angenommen wird, daß in dem Augenblick, in dem die Ventilspindel 23 in der untersten Stellung nach F i g. 2 ist, die Leistungszufuhr ausfällt, so kann sich die Kugelfreigabchülse 38 (Fi g. 4 und 5) nach unten bewegen, und infolgedessen können sich die Kugeln 33 unter der nach innen gerichteten Kraftkomponente, die auf sie durch die Aufwärts-Kraftkomponente der Kugelträgerhülse 27 und die Formgebung der Haltenut 36 ausgeübt wird, radial nach innen bewegen. Die Kugeln 33 bewegen sich daher aus der in F i g. 4 dargestellten Lage in die Lage nach Fig. 5, und die Kugclträgerhülse 27 und die Druckhülse 50 werden freigegeben, so daß sich sie sich nach oben bewegen können.

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 die Ventilspindel 23 nach oben bewegt wird. Diese ist aber infolge der soeben beschriebenen Sicherungswirkung bereits in ihrer obersten Stellung und kann sich nicht weiter nach oben bewegen. Infolgedessen klettert die Mutter 24 bei Verdrehung auf der Ventilspindel 23 entlang und nimmt dabei die Kugelträgerhülse 27 und die Druckhülse 50 mit sich, wobei die Druckfeder 30 wieder zusammengedrückt wird.

Da die drehbare Mutter 24 während des hier beschriebenen Rückstellvorganges auf der Ventilspindel 23 sich nach unten bewegt, bewegt sich auch die Kugelträgerhülse 27 nach unten, wie dies in F i g. 6 gezeigt ist. Unmittelbar bevor die Kugeln 33 mit der Haltcnut 36 zum Fluchten kommen, treffen sie auf das obere Ende der Kugelfreigabehülse 38 auf und treiben diese Hülse 38 nach unten in die in F i g. 5 dargestellte Lage. Kurz danach, bei Fortsetzung der Abwärtsbewegung, kommen die Kugeln 33 mit der Haltcnut 36 zum Fluchten und werden in diese Nut hineingedrückt durch die einwärts gerichtete Kraftkomponente, die durch die abwärts gerichtete Kraft der Kugeln auf die schrägstehende Oberfläche 48 der Kugelfrcigabehülse 38 erzeugt wird. Die Kugeln 33 sind nun in ihrer Verriegelungslage, und der Kniehebel-Verriegelungsmechanismus 62 befindet sich in Verriegelungsstellung.

Hierzu 1 Blatt Zeichnungen

Claims (4)

Patentansprüche:

1. Schnellschlußventil mit einem federbeaufsnhlagten Ventilstößel, einem Antrieb und einem lösbaren Gesperre zur Scbnellauslösung, dadurch gekennzeichnet, daß das Gesperre eine Kugelrasteinrichtung ist, deren Kugeln (33) einerseits in Bohrungen (34) einer axial verschiebbaren Kugelträgerhülse (27) bewegbar und andererseits in einer Nut (36) eines innerhalb der Kugelträgerhiülse (27) angeordneten, feststehenden Ringes (35) einrastbar sind und mittels einer axial verschiebbaren Kugelfreigabehülst (38) verriegelbar sind, wobei eine Kugelhalterhülse (41) eine Ansenkung (37) der Bohrungen (34) überlappt und die Kugelfreigabehülse (38) bei Verriegelung in die Ansenkung (37) hineinragt.

2. Schnellschlußventil nach Anspruch 1, da· durch gekennzeichnet, daß die Kugelfreigabehülse (38) mit einer Ringnut (40) versehen ist, in die Zapfen (42) der Auslösungseinrichtung (43) hineinragen.

3. Schnellschlußventil nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Nut (36) des feststehenden Ringes (35) eine schräge Schulter (36 a) zur Bewegung der Kugeln (33) nach außen aufweist.

4. Schnellschlußventil nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Innenseite der Kugelfreigabehülse (38) eine doppelt abgesetzte schräge Schulter (48) aufweist.