DE2302461C3 - Hydraulische Betätigungsvorrichtung für ein Unterwasserventil - Google Patents

Description

Die Erfindung betrifft eine hydraulische Vorrichtung zum Betätigen eines Untcrwasservcniils, das in zwei lindstellungen bewegbar ist. mit einem umsteuerbaren hydraulischen Motor, der über einen Einlaß durch eine unter Druck stehende Arbeitsflüssigkeit beaufschlagbar

ao ist. und mit einem hydraulischen Druckspeicher, der mit dem hydraulischen Motor in Verbindung steht.

Bei einer derartigen bekannten Betätigungsvorrichtung für Unierwasseiventile (DT-AS 1950 77b) wird bei Betätigung eines Magnetventils hydraulische Flüs-

a5 sigkcit von einem Verteiler und aus einem Sammler über ein hydraulisches Leitungssystem in den Zylinder des hydraulischen Motors zwecks Beaufschlagung eines mit einem Ventilverstellglied über einen Stößel verbundenen und mittels einer Druckfeder vom Gehäuse des Ventils weg beaufschlagten Kolbens geleitet, wodurch eine Öffnung des Ventils bewirkt wird. Zwecks Schließung des Ventils ist dann das hydraulische ZuMußsystem so zu steuern, daß die hydraulische Flüssigkeit aus dem Zylinder und dem Leitungssystem austreten kann, so daß durch vereinte Wirkung der Druckfeder und des Flüssigkeitsdrucks im Räume des Stößels letzterer und damit der Kolben zwangsweise vom Ventilgehäuse weg nach außen gedrückt werden, wodurch die Schließung des Ventils erfolgt.

Der Erfindung liegt die Aulgabe zugrunde, eine hydraulische Vorrichtung /um Betätigen eines Unicrwasserventils gemäß der eingangs erwähnten Art derart zu gestalten, daß durch spezielle Verbindung zwischen Druckspeicher. Motor und Ventil unter Ausgleichung nachteiliger Druckunterschiede am hydraulischen Motor und der damit verbundenen Verringerung der Gefahr der Beschädigung von Abdichtungen eine erhöhte Lebensdauer der Vorrichtung erzielt wird.

Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß dadurch gelöst, daß der hydraulische Motor zusätzlich zu dem Ein laß einen Auslaß für die beim Ben κ b des Motors abfließende Arbeitsllüssigkeit aufweist, daß der hydraulische Druckspeicher bei zur Bewegung des Ventils ir die eine der beiden Endstellungen angetriebenen Mo tor dessen Arbeitslosigkeit aufnimmt und unter Bcwe giing des Ventils-in die andere der beiden Endslcllungen bei Antrieb des Motors in entgegengesel/ier Rieh lung Arbeitsflüssigkeit /um Betrieb des Motors liefer und dall eine Umgehungsleitung vorgesehen ist. mittel:

der die Arbcitsflüssigkeii für den Motor bei Betrieb de; Motors an diesem vorbeiz.iilcilcn und zu drosseln ist.

Vorteilhafterweise zeichnet sich die ciTindungsgcmü lic Vorrichtung durch eine Einschnürung in der Leitung zur Drosselung des Arbcitsflüssigkeitsstroms aus, ent hält der Druckspeicher ein unter einem vorbestimmtei Druck stehendes Gas, ist eine Druckquelle für die Ar bcitsflüssigkeil vorgesehen und ist der Motor mit eine drehbaren Ausgangswellc verschen, die mit dem Un

tcrwasserventil in Verbindung steht.

Weiterhin sind vorteilhalierweise cine Unterwassermoniageeinriehtung für das Ventil und eine mit dem Ventil in Verbindung stehende Druckquclle für eine Arbeitsflüssigkeii zum Betätigen eines mit dem Ventil in Verbindung stehenden Unterwasserwerkzeugs vorgesehen.

Die Krfindung erweist sieh insuesondere dadureh als vorteilhaft, daß die Drossel, naehdem der Motor das Ventil in die Offen- oder die Schließstellung bewegt hat. die Strömung nach wie vor weiterleitet, bis der an der Öffnung auftretende Druckunterschied beseitigt ist. Hierdurch wird der auf den Motor einwirkende unterschiedliche Druck aufgehoben, nachdem die Drehung des Motors ei der Einnahme der Offen- oder Schließstellung des Ventils beendet worden ist. wobei eine Beschädigung der Abdichtungen und der zugehörigen Moiorieile vermieden und die Lebensdauer der Unterwasserausstattung verlängert werden.

Einzelheiten der Erfindung ergeben sich aus der Beschreibung von Ausführungsbeispielen gemäß der Zeichnung, in letzterer ist

F" i g. 1 eine Seitenansicht einer Betätigungsvorrichtung nach der Erfindung,

F i g. 2 eine Darstellung der Betätigungsvorrichtung, von der Linie 2-2 in der F i g. 1 aus gesehen,

F i g. 3 eine schemalische Darstellung einer Anlage, in die die Vorrichtung nach der Erfindung eingebaut ist,

Fig.4 eine Schnitt/cichnung nach der Linie 4-4 in der F i g. 2.

F" i g. 4a eine Schnitt/cichnung nach der Linie 4a-4a in tier F i g. 4,

Γ i g. 5 eine Schnittzeiehnung nach der Linie 5-5 in der F i g. 4,

F" i g. b eine Sehnilt/.eichnung nach der Linie b-6 in der F i g.4,

F i g. 7 ein Schnitt durch einen Teil der Fig. 4 und die

F i g. 8 eine Schnitt/.eichnung nach der Linie 8-8 in der F i g. 7.

Der in der F i g. 3 dargestellte umsteuerbare hydraulische Motor 10 weist eine Verbindung mit einem Ventil 12 auf, das in zwei Endstellungen bewegbar ist, z. B. in eine Offenstellung und in eine Schließstellung. Das Ventil 12 kann aus einem Drehstopfenventil bestehen. Der Motor ist mit Ein- und Auslässen 13 und 14 versehen, durch die die Arbeitsflüssigkeit für den Betrieb des Motors ein- und ausgelassen wird. Die Verbindung kann aus einer drehbaren Welle 11 bestehen.

Mit dem Motor steht ein hydraulischer Druckspeicher 15 in Verbindung, der die im Beirieb des Motors strömende und unter Druck stehende Arbeilsflüssigkeit aufnimmt, wobei das Ventil in eine der beiden Endstellungen bewegt wird, während bei dem Abfließen der Arbcitslliissigkcit unter Betrieb des Motors in umgekehrter Richtung das Ventil in die andere der beiden Einstellungen bewegt wird. Der Speicher 15 kann aus einem Zylinder 16 bestehen, der ein unter einen vorherbestimmten Druck gesetztes (Jas 17 enthält, sowie aus einem Kolben 18 oder einem anderen Mittel, der (das) beim Strömen der Arbeilsflüssigkeit durch den Motor im Zylinder bewegt wird. Wird die hydraulische Ai beilsl'lüssigkcit aus einer drucker/eugenden Quelle 27 zugeführt (beispielsweise aus der mit dem Steuerventil 28 in Verbindung stehenden Pumpe), wobei die Arbcitsflüssigkcit einen höheren Druck aufweist als das Gas 17. so strömt die Arbeilsflüssigkeit in Richtung des Pfeiles 19 durch die Leitung 20 und den Durchlaß 21 in den Zylinder und drückt den Kolben in die Gaskammer 22 hinein, wodurch der Gasdruck erhöhl wird. Hierbei wird das Ventil 12 in die Offensteilung bewegt, so daß Arbeitsflüssigkeil in einer Rohrleitung 26 aus einer Quelle 24 zu einem, unter Wasser befindlichen Ölbohrungswerkzeug 25 geleitet werden kann, wie dargestellt.

In der zweiten Einstellung des Steuerventils 28 steht die Druckquelle 27 mit dem Motor 10 nicht mehr in

ίο Verbindung, und der Einlaß 13 des Motors wird vom Ventil 28 mit dem Vorratsbehälter 29 verbunden. In diesem Falle bewirkt der höhere Druck des Gases in der Kammer 22, daß der Kolben 18 Arbeitslosigkeit aus der Kammer 30 über den hydraulischen Motor 10 in den Vorratsbehälter 29 verdrängt. Der Motor dreht sich hierbei natürlich im umgekehrten Sinne und bewegt das Ventil 12 in die Schließstellung. Das Ventil 12 kann aus einem Dreiwegeventil bestehen, in welchem Falle das dem Werkzeug 25 zugeführte Druckgas in das

»o Gewässer abgelassen werden kann, wie bei 32 dargestellt, wenn das Ventil seine Schließstellung einnimmt. Hierdurch wird ein betriebssicheres Arbeiten bewirkt, falls die Arbeilsflüssigkeit von der Pumpe 27 nicht mehr unter Druck gesetzt wird.

»5 Es wird darauf hingewiesen, daß der die Arbeitsflüssigkeit enthaltende Teil der hydraulischen Anlage die Arboitsflüssigkeit nicht in ein Gewässer entleert (und dieses damit verunreinigt), da der Einlaß der Pumpe 27 mit dem Vorratsbehälter 29 in Verbindung steht. Als Motor 10 kann jeder geeignete umsteuerbare hydraulische Motor verwendet werden.

Die Erfindung sieht eine Leitung zum Vorbeileiten der Arbeitsflüssigkeit am Motor 10 vor bei einer Dros seiung während und nach dem Arbeiten des Motors.

Wie aus der F i g. 3 zu ersehen ist, stehen die Leitungen 35 und 20 durch eine Leitung 34 miteinander in Verbindung, in der eine Drossel 36 vorgesehen ist. Während der Zeit, in der durch den Motor 10 der größte Teil der Arbeitsflüssigkeit geleitet wird, ganz gleich ob dieser im Vorwärts- oder Rückwärtssinne arbeitet, läßt die Drossel nur eine schwache Strömung zu. Nachdem der Motor 10 das Venlil 12 in die Offen- oder die Schließstellung bewegt hat, leitet die Drossel 36 nach wie vor die Strömung weiter, bis der an der Öffnung auftretende Druckunterschied beseitigt ist. Hierdurch wird der auf den Motor einwirkende unterschiedliche Druck aufgehoben, nachdem die Drehung des Motors bei der Einnahme der Offen- oder Schließstellung des Ventils 12 beendet worden ist, wobei eine Beschädigung der Abdichtungen und der zugehörigen Motorteile vermieden und die Lebensdauer der Unterwasserausstauung verlängert werden. Die in der F i g. 3 dargestellte Montageeinrichtung 37 stellt die Abstützung oder Halterung für den Druckspeicher 15 und der zugehörigen Bauteile 10,28. 27, 29 und 12 dar.

Wie aus den F 1 g. 1. 2 und 4 bh 8 zu ersehen ist, weist ein Speicher gleich dem bereits beschriebenen Druckspeicher 15 einen Zylinder 40 mit den Endkappen 40«1 und 40b auf. die durch eine Schraubverbindung bei 41 und 42 mit dem Zylinder verbunden sind. In der Zylinderbohrung 44 ist ein Kolben 43 gleitbar gelagert, der mit der Bohrung eine Druckgaskammer 45 bildet, sowie eine Kammer 46 für die unter Druck stehende Arbeitsflüssigkeit. Bei 47 bis 50 sind geeignete Dichtungsringe vorgesehen. In einem zylindrischen Gehäuse 51 ist koaxial z.u diesem der Zylinder 40 angeordnet, so daß ein ringförmiger Zwischenraum 52 zur Aufnahme von Gas oder von Arbeitsflüssigkeil geschaffen wird.

das oder die aus dem Speicher hcraussickcrt und die Öffnung 53 an der Zylinderwandung durchströmt, wobei am Kolben Dichtungen 49 und 50 vorgesehen sind, die bei allen Stellungen des Kolbens beiderseits dieser Öffnung 53 gelegen sind.

Die Kammer 45 wird über ein Einlaßspcrrventil 56, das aus einem Autoreifcnvcntil bestehen kann, mit einem unter Druck stehenden Gas gefüllt. Das Ventil weist bei 57 eine Schraubverbindung mit der Kappe 40.7 auf und erstreckt sich in einen Nippel 58 hinein, der an der Kappe vorgesehen ist. Auf den Nippel ist bei 60 eine Schutzkappe 59 aufgeschraubt und kann entfernt werden, um die Kappe 61 des Ventils 56 freizulegen, die auf den Schaft 62 entfernbar aufgesetzt ist. Nach dem Entfernen der Kappe 61 kann über ein mit dem Schaft 62 verbundenes Fitting in die Kammer 45 ein komprimiertes Gas. z. B. Stickstoff, eingelassen werden. Ein einen Teil des Gehäuses 51 bildender und an dem einen Ende vorgesehener Verschluß 63 nimmt den Nippel über die Bohrung 64 auf. wobei zwischen den beiden Bauteilen eine Abdichtung 65 angeordnet ist. Ein im Verschluß 63 angeordnetes Rückschlagventil 66 verhindert durch Ablassen ein Ansteigen des Gasdruckes im Raum 52. und ferner ist im Verschluß eine Ausnehmung 67 vorgesehen, die ein Werkzeug 68 aufnimmt, das mit der Schulter 69 in Eingriff gebracht werden kann, um das Gehäuse und den Speicher in bezug auf eine Basis 70 zurückzuziehen, wie am besten aus der I- i g. 1 zu ersehen ist.

Das Gehäuse 51 enthält ferner den hydraulischen Motor 71 (gleich dem Motor 10 in der F i g. 3), der mit Hilfe der Befestigungsmittel 72 an der ringförmigen Abstützung 73 befestigt ist. Diese Abstützung 73 ist ihrerseits durch Befestigungen 74 mit einem Trägerring 75 verbunden, der am Gehäusezylinder 51 an dem zum Verschluß 63 entgegengesetzten Ende angebracht ist. wobei zwischen dem Ring 75 und der Abstützung 73 ein Dichtungsring 76 angeordnet ist. Die aus dem Speicher und dem Gehäuse bestehende Anordnung kann daher mit dieser becherförmigen Basis lösbar verbunden werden, beispielsweise durch Drehen und Vcrschrauben eines Befestigungsringes 77 mit der Basis bei 78. wobei der Bcfcstigungsrihg einen Flansch 73a gegen die Innenseite 70.7 der Basis drückt.

Während des Zusammenbaus wird die Ausgangswel-Ic 79 des Motors 71 über eine noch zu beschreibende Mechanik mit einer Zwischenwelle 80 lösbar verkuppelt. Mittels einer Befestigung 82 ist an der Welle 79 eine ringförmige Antriebskupplungsplatte 81 befestigt, die eine um die Achse der Weile 79 herum angeordnete Reihe von Antriebsstiften 83 trägt. An dem Ende der angetriebenen Welle 80 Kt mittels einer Mutter 84 eine ringförmige Knpplungsplatte 183 befestigt die mit einer Reihe von Schlitzen oder Ausnehmungen 85 (I" i g. 8) versehen ist. die die Stifte 83 aufnehmen. Diese Anordnung befindet sich in einer an der Platte 73 vorgesehenen Ausnehmung 86.

Die Stifte 83 weisen hohle Schufte 87 auf, die von Federn 88 in die Schlitze 85 hineingedrängt werden. und lerner sind an den Stiften Köpfe 89 vorgesehen, die auf Buchsen 90 aufgeschraubt werden, so clafi diese an der Platte 81 festgehalten werden. Die Schälte können daher während des Zusammenbaus bei dein anfänglichen Zusammenwirken mit der Seite 83.1 der Platte 183

ίο nach der F i g. 7 nach links abgelenkt werden, wonach die Schälte der Stifte in die entsprechenden Ausnehmungen 85 einrasten, wenn die Stifte und die Platte 81 um die Achse 91 in bezug auf die Platte 183 gedreht werden, wobei die Kupplungsverbindung hergestellt wird. Durch diese Konstruktion wird gesichert, daß die Stifte nicht beschädigt werden, wenn sie anfangs mit der Platte 183 in Eingriff gelangen. Die Ausnehmungen 85 bilden um die Achse 91 herum langgestreckte gekrümmte Schlitze, und deren Anzahl kann größer sein

ao als die Anzahl der Stifte, um das Ausmaß der Drehung der Platte 81 in bezug auf die Platte 183 gering zu halten, die zum Herstellen der Kupplungsverbindung erforderlich ist.

Wie aus der F i g. 4 zu ersehen ist. kann der Zylinder

as 40 des Speichers an der Montageplatte 73 mit Hilfe einer zu einem Kreis angeordneten Reihe von Abstandsbolzen 93 befestigt werden. Diese Bolzen sind bei 94 an der Platte 73 und bei 95 an einem Ring % befestigt, der seinerseits bei 97 an der Endkappe 406 befestigt ist. Bei dieser Anordnung wird eine Kammer 98 für den Motor 71 zwischen dem Speicher und dem Basisglicd 70 gebildet, an dem der Speicher lösbar befestigt ist.

Während der Herstellung der Kupplungsverbindung wird eine Verbindung für die Arbeitsflüssigkeit hergestellt zwischen dem Fitting 35.1 an dem Basisglied 70 und dem Durchlaß 356 an der Platte 73 Zu diesem Zweck kann ein an der Platte 73 angeordneter Nippel 100 in ein Fitling 35,7 eindringen, wobei eine selbstabdichtende Verbindung hergestellt wird. Die Durchlässe oder Kanäle 35. 35.7. 35fe und 35c entsprechen dem Durchlaß 35 in der F i g. 3 . während die Elemente 13 14. 36. 20 und 21 den mit den gleichen Bczugszeichen versehenen Elementen nach der F i g. J entsprechen.

Die Welle 80 ist bei 102 und 103 in einem Körper 104 gelagert, der bei 105 mit einem Ansatz 106 verbunder ist. der seinerseits bei 107 mit dem Basisglicd 70 verbunden ist. F'inc an der Welle 80 vorgesehene Schnecke 108 treibt ein Schneckenrad 109 an. wie in der F i g. 4; dargestellt, welches Schneckenrad 109 ein Kükenventi im Gehäuse 110 betätigt, wie aus den F i g. 1 und 2 η ersehen ist. Dieses Ventil entspricht dem Ventil 12 ii der F i g 3. Diese Ventile 110 und 12 können auch ii andere Rohrleitungen als in die Rohrleitung 26 nacl der F i g. 3 eingesetzt werden.

Hierzu 3 Blatt Zeichnungen

Claims (10)

Patentansprüche:

1. Hydraulische Vorrichtung /um Betätigen eines Unierwasserventils. das in zwei Endstellungen bewegbar ist.}i\iii einem umsteuerbaren hydraulischen Motor, der über einen Einlaß durch eine unter Druck stehende Arbeiisfliissigkeit beaiifschlaghar ist, und mil einem hydraulischen Druckspeicher, der mit dem hydraulischen Motor in Verbindung steht, dadurch gekennzeichnet, daß der hydraulische Motor-(10) zusätzlich zu dem Einlaß (J 3) einen Auslaß (14) für die beim Betrieb des Motors (10) abfließende Arbeiisflüssigkeit aufweist, daß der hydraulische Druckspeicher (15) bei zur Bewegung des Ventils (!2) in die eine der beiden EndsielliuiKen angetriebenen Motor (10) dessen A.bcitsflüssigkeit aufnimmt und unter Bewegung des Ventils (12) in die andere der beiden EndsicJlungcn bei Antrieb des Motors (10) in entgegengesetzter Richtung Arbeitsflüssigkeit zum Betrieb des Motors (10) liefen und daß eine Umgehungsleitung (34) vorgesehen ist. mittels der die Arbeitsflüssigkeit für den Motor (10) bei Betrieb des Motors an diesem vorbei/uleiien und zu drosseln ist.

2. Vorrichtung nach Anspruch 1, gekennzeichnet durch eine Einschnürung (36) in der Leitung (34) zur Drosselung des Arbeilsflüssigkeilsstroms.

J. Vorrichtung nach Anspruch I oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß der Druckspeicher (15) ein unter einem vorherbestimmten Druck stehendes Cjas enthält und eine Druckquelle (27) für die Arbeitsflüssigkeit vorgesehen ist.

4. Vorrichtung nach Anspruch 1. 2 oder 3. dadurch gekennzeichnet, daß der Motor (70) mit einer drehbaren Ausgangswelle (II) versehen ist, die mit dem Unterwasservcntil (12) in Verbindung steht.

5. Vorrichtung nach Anspruch 4. gekennzeichnet durch eine Untcrwassermoniageeinrichiung (37) für das Ventil (12) und durch eine mit dem Ventil (12) in Verbindung stehende Druckquelle (24) für eine Arbcitsllüssigkeit zum Betätigen eines mit dem Ventil (12) in Verbindung stehenden Unterwassernerkzciigs (25).

b. Vorrichtung nach einem der vorstehenden Ansprüche, gekennzeichnet durch ein den Motor (10) enthaltendes Gehäuse (51), durch einen im Gehäuse (51) angeordneten .Speicherzylinder (40) und durch einen Speicherkolben (43). der im Zylinder in Abhängigkeit von der Arbeitsflüssigkeitsströmung bewegbar ist.

7. Vorrichtung nach Anspruch fa. gekennzeichnet durch eine Basis (70). mit der das Gehäuse (51) lösbar verbunden ist. und durch eine im Zylinder (40) vorgesehene erste Kammer (45), die die Arbeitsflüssigkeit aufnimmt und über die Monuigccinrichtung (37) mn der Leitung (34) verbunden ist.

8. Vorrichtung nach Anspruch 7. dadurch gekennzeichnet, daß der Speicherkolben (43) eine /weite Kammer (46) abgrenzt, die entgegengesetzt zu der die Arbeitsflüssigkeil aufnehmenden Kammer gelegen ist und unter Druck gesetztes Gas aufnimmt, und daß die Arbeitsflüssigkeit über den Motor (10) und durch die Basis (70) hindurch in die erste Kammer (45) cinlcitbar und aus dieser herauslcilbar ist.

9. Vorrichtung nach Anspruch 8, gekennzeichnet durch eine Steck- oder Schraubbolzcn-Verbindung /wischen dem Gehäuse (51) und der Basis (70).

durch welche die Arbeiisflüssigkeil leitbar ist.

10. Vorrichtung nach den Ansprüchen b bis 9, dadurch gekennzeichnet, daß an der Zylinderwandung eine Öffnung (53) vorgesehen ist für den Durchlaß heraussickernden Gases in einen Ringraum (52), der von dem Zylinder (40) und dem Gehäuse (51) gebildet ist. und daß Abdichtungen (49.50) zwischen dem Kolben (43) und dem Zylinder (40) vorgesehen sind, die in allen Stellungen des Kolbens (43) beiderseits der Öffnung (53) angeordnet sind.