DE2820531A1

DE2820531A1 - Antrieb fuer ventile, schieber u.dgl.

Info

Publication number: DE2820531A1
Application number: DE19782820531
Authority: DE
Inventors: Walter Heil; Otto-Horst Dr Ing Hoffmann; Friedrich Stark
Original assignee: Leybold Heraeus GmbH
Current assignee: Balzers und Leybold Deutschland Holding AG
Priority date: 1978-05-11
Filing date: 1978-05-11
Publication date: 1979-11-15
Also published as: US4219183A

Description

78.016

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Antrieb für Ventile, Schieber und dergleichen

Die Erfindung betrifft einen Antrieb für Ventile, Schieber und dergleichen mit einem Gehäuse, einer in dem Gehäuse befindlichen mit einer Vr-rschl ußplatte zu öffnenden oder zu verschließenden öffnung und einem der Öffnung zugeordneten Sitz, bei welchem durch Drehung einer Antriebswelle in die eine Richtung eine Bewegung der Verschlußplatte von ihrer Offenstellungin ihre Schließstellung und danach eine Anpreßbewegung der Verschlußplatte gegen den Sitz bewirkt wird und bei welchem durch eine Drehung der Antriebswelle in die andere Richtung die Bewegung der Verschlußplatte in umgekehrter Richtung erfolgt.

Bei Antrieben dieser Art (vergl. z.B. den Pendelschieber nach der GB-PS 10 50 435) ist es wesentlich, daß die Verschlußplatte während ihrer senkrecht auf den Ventilsitz gerichtetenAnpreßbewegung keine zusätzliche seitliche Bewegung ausführt, damit die häufig äußerst empfindlichen Dichtflächen einander nicht reibend berühren. Weiterhin ist wesentlich, daß während der Bewegung der Verschlußplatte von ihrer Offenstellung in ihre Schließstellung nicht die Anpreßbewegung eingeleitet wird, wodurch ebenfalls unerwünschte Reibungen am Gehäuse stattfinden können. Um solche Bewegungen einer Verschlußplatte jeweils nur mit einer Drehbewegung einer Antriebswelle reali-

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sieren zu können, ist es bekannt, auf der Drehachse zwei Hebel vorzusehen, von denen einer während der Drehung der Antriebswelle infolge von einrastenden.Klinkonniecha'ni srunzei tweise ruht. Derartige Klinkeumechanismen weisen eine relativ große Zahl sich relativ zueinander bewegender Einzelteile - u.a. auch Zug- oder Druckfedern auf, deren Funktion insbesondere nach längerem GEbrauch nicht mehr absolut sicher ist. Bei vorbekannten Ventilen oder Schiebern dieser Art kann es deshalb vorkommen, daß die Verschlußplatte durch vorzeitiges Einleiten der Anpreßbewegung mit Gehäuseteilen in Berührung kommt, wodurch Verletzungen der Dichtflächen auftreten, so daß ihre Dichtheit nachläßt. Vorzeitige Berührungen der Verschlußplatte mit dem Gehäuse können sogar zum Verklemmen führen, so daß diese z.B. nicht mehr vollständig in ihre Verschlußstellung gebracht werden kann.

Der vorliegenden Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, einen Antrieb für Ventile, Schieber und dgl. der eingangs genannten Art zu schaffen, welcher möglichst wenig relativ zueinander bewegliche Teile aufweist und bei dem die beiden gewünschten Bewegungen mit Sicherheit gegeneinander zwangsverriegelt sind und nur nacheinander ablaufen können.

Erfindungsgemäß wird diese Aufgabe dadurch gelöst, daß bei einem Antrieb der eingangs genannten Art zur Transformation der Drehbewegung der Antriebswelle in die gewünschte Bewegung der Verschlußplatte ein Schrittschalt-Getriebe vorgesehen ist.

Ein Schrittschalt-Getriebe dient in an sich bekannter Weise dazu, eine kontinuierliche Drehung in eine Schrittbewegung umzuwandeln. Dazu weist z.B. ein Malteserkreuz-Getriebe eine um eine erste Achse drehbare Scheibe mit einem Sperrkreis oder Sperrand sowie ein Paßstück mit zwei dem Sperrkreis oder Sperrad angepaßten konkaven

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Kreisbögen auf. Der Sperrkreis weist mindestens eine Ausnehmung und einen in diesemBereich angeordneten Stift auf. Dieser Stift ist zum Eingriff in Ausnehmungen am Paßstück bestimmt, welche zwischen den jeweiligen konkaven Kreisbögen liegen. Wenn sich die Scheibe mit dem Sperrkreis dreht, dann dreht sich das Paßstück so lange, wie der Mitnehmer in eine der Ausnehmungen des Paßstückes eingreift. Solange das nicht der Fall ist, berührt einer der konkaven Kreisbögen des Paßstückes den Sperrkreis, so daß das Paßstück verriegelt ist.

Die vorliegende Erfindung beruht darauf, daß die durch derartige Schrittschalt-Getriebe an sich bekannte Kinematik für die Erzeugung des gewünschten Bewegungsablaufs einer Verschlußplatte eines Ventils oder Schiebers verwendet wird. Zweckmäßig kann z.B. ein nach Art eines Malteserkreuz-Getriebes gestaltetes Schrittschalt-Getriebe mit einer um eine erste Achse schwenkbaren Scheibe, welche zumindest einen Teil eines Sperrkreises aufweist, sowie einem um eine zweite Achse schwenkbaren Paßstück, welches mindestens eine dem Sperrkreis angepaßte konkave Seite aufweist, vorgesehen sein. Bei einer vorteilhaften Ausführungsform[eines derartigen Antriebes ist zweckmäßig mit der Bewegung des um die zweite Achse schwenkbaren Paßstückes die Verschluß- und Öffnungsbewegung und mit der Bewegung der um die erste Achse schwenkbarenScheibe die Anpreßbewegung der Verschlußplatte gekoppelt.

Bei einem in dieser Weise ausgebildeten Getriebe kann mit Sicherheit erreicht werden, daß während eines Teiles der Bewegi ng der um die erste Achse schwenkbaren Scheibe das Paßstück ruht, so daß automatisch sichergestellt ist, daß die zwei gewünschten Bewegungen nacheinander ausgeführt werden. Die Anpreßbewegung der Verschlußplatte kann nie gleichzeitig mit der öffnungs- und Verschlußbewegung

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derVerschlußplatte erfolgen.

Weitere Vorteile und Einzelheiten sollen anhand von in den Figuren 1 bis 6 dargestelltenAusführungsbeispielen erläutert werden. Die Figuren 1 bis 4 sind stark vereinfachte Skizzen, anhand denen das Prinzip der Erfindung erläutert wird. Die Figuren 5 und 6 zeigen ein spezielles Ausführungsbeispiel in zwei verschiedenen Schnitten.

Bei den Figuren 1 bis 4 ist mit 1 allgemein eine kreisförmige Öffnung bezeichnet, die bei der in den Figuren 1 und 2 dargestellten Stellung mittels der Verschlußplatte 2 verschlossen ist. Bei den in den Figuren 3 und 4 dargestellten Stellungen ist die Verschlußplatte 2 seitlich verschwenkt, so daß die Öffnung freigegeben ist. Dazu weist die Verschlußplatte 2 einen lediglich von einer gestrichelten Linie dargestellten Arm 3 auf, welcher mit seinem der Verschlußplatte 2 abgewandten Ende um die Achse schwenkbar gelagert ist. Um die Achse 4 dreht sich auch die Antriebswelle 5, mit der die Verschluß- und Öffnungsbewegung sowie die Anpreßbewegung der Verschlußplatte in Richtung der Öffnung 1 bewirkt werden soll. Beim dargestellten Ausführungsbeispiel sind also die Achsen der Antriebswelle 5 und die Schwenkachse für die Verschlußplatte 2 identisch, was aber nicht unbedingt der Fall zu sein braucht.Die Antriebswelle 5 ist mit dem Schwenkarm 3 der Verschlußplatte 2 nicht fest verbunden.

Mit der Antriebswelle 5 fest verbunden ist eine Scheibe 6, die mit einem um die Achse 7 schwenkbaren Paßstück 8 eine Art MaI-teserkreuz-Schrittschalt-Getriebe bilden. Dazu weist die Scheibe

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einen kreisförmigen Sperrand bzw. Sperrkreis 9 mit einer Ausnehmung 10 und einem im Bereich dieser Ausnehmung 10 liegenden, von einer tiefer liegenden Zunge 11 gehaltertenStift 12 auf. Das Paßstück 8 weist zwei den? Sperrkreis 9 angepaßte konkave Seiten 13 und 14 sowie eine Ausnehmung 15 auf.

Mit einem in dieser Weise gestalteten Getriebe können durch Drehen der Antriebswelle 5 folgende Bewegungsablaufe erzielt werden: Die Figur 1 zeigt die Öffnung 1 in von der Verschlußplatte verschlossenen Zustand. Gleichzeitig soll ein der Übersichtlichkeit wegen nicht näher dargestellter Spreiz- oder Verriegelungsmechanismus, durch den die Platte 2 auf einen im Bereich der Öffnung 1 befindlichen Sitz gedrückt wird, verriegelt sein. Dreht man nun die Welle 5 in Richtung des eingezeichneten Pfeiles 16, dann schwenkt die Scheibe 6 in die inFigur 2 dargestellte Stellung, ohne daß sich das Paßstück 8 mitbewegt, da der konkave Kreisabschnitt 13 dem Sperrkreis 9 anliegt. Während dieses ersten Teiles der Drehbewegung der Welle 5 ist also das Paßstück 8 mit Sicherheit in Ruhe, während sich die Scheibe 9 bewegt. Es ist deshalb zweckmäßig, wenn entweder mit der Welle oder mit der Scheibe 9 ein Hebel oder dgl. gekoppelt ist, mit demwährend dieses ersten Teiles der Drehbewegung der Welle 5 der nicht dargestellte Spreizmechanismus gelöst wird. Ein solcher Hebel ist beispielsweise - durch das Zentrum 17 der Öffnung 1 gehend - strichpunktiert eingezeichnet und mit 18 bezeichnet. Durch VErgleich der Figuren 1 und 2 ist ersichtlich, daß ein solcher Hebel während des beschriebenen ersten Teiles der Drehbewegung der Welle 5 eine Schwenkbewegung gemacht hat,mit der

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ohne weiteres ein Spreizmechanismus betätigbar ist. Wird die Welle weiterhin in Richtung des Pfeiles 16 gedreht, dann greift der Stift 12 der Scheibe 6 in die Ausnehmung 15 des Paßstückes 8 ein, so daß sich beide Elemente in die in Figur 3 dargestellte Stellung bewegen. Während dieses zweiten Teils der Drehung der Welle 5 hat sich also das Paßstück 8 mitbewegt, so daß es zweckmäßig ist, mit diesem Paßstück die Bewegung der Verschlußplatte 2 zu koppeln, was z.B. - in diesen Figuren nicht im einzelnen dargestellt - dadurch geschehen kann, daß am Paßstück 8 ein Mitnehmer befestigt ist, der mit dem Schwenkarm 3 der Verschlußplatte 2 gekoppelt ist. Diese Kopplung ist dann so zu gestalten, daß durch die Verschwenkung des Paßstückes 8 die Verschlußplatte 2 von ihrer Schließstellung in ihre Offenstellung gebracht wird.

Um lediglich ein Öffnen und ein Verschließen der Öffnung 1 mit Hilfe der Verschlußplatte 2 und eine Verriegelung der Verschlußplatte 2 ausschließlich in ihrer Schließstellung zu erreichen, reichen die vorbeschriebenen Bewegungsabläufe bereits aus. Der rechte Teil des Sperrkreises 9 und die konkav gestaltete Seite 14 des Paßstückes 8 wären dann nicht erforderlich. Zum Verschließen der Öffnung 1 würde dann die Welle 5 entgegen der Richtung des Pfeiles 16 gedreht, so daß der oben beschriebene Bewegungsablauf in rückwärtiger Richtung erfolgt.

Es kann jedoch in vielenFällen zweckmäßig sein, wenn auch nach der Öffnungsbewegung der Verschlußplatte 2 noch ein Verriegelungsvorgang erzeugt wird. Das ist z.B. der Fall, wenn die Verschlußplatte 2 als Scheibe 19 miteiner Öffnung 20 derart vergrößert ausgebildet ist, daß die öffnung 20 in der Offenstellung des Ventils

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oder Schiebers mit der Öffnung 1 gleichachsig liegt (Schutzring für Dichtung). In Figur 4 ist eine derartige Verschlußscheibe 19 gestrichelt dargestellt.

Bei einer solchen Ausführungsform ist es zweckmäßig, wenn die Scheibe 19 auch in ihrer Offenstellung verriegelt wird. Dazu wird die Scheibe 6 durch Drehen der Welle 5 in Richtung des Pfeiles 16 weiter verschwenkt, wobei der Sperrkreis 9 der konkaven Seite14 des Paßstückes 8 anliegt. Während dieses Bewegungsabschnittes ist also wieder sicherstellt, daß sich ausschließlich die Scheibe 6 bewegt, während das Paßstückfverriegelt ist. Mit dieser letzten Bewegung kann also wieder über den Hebel 18 eine Betätigung des Verriegelungsmechanismus erfolgen.

Das Verschließen der in Figur 4 angedeutetenAusführungsform erfolgt ebenfalls durch Drehen der Welle 5 in dem Pfeil 16 entgegengesetzter Richtung. Dadurch erfolgt nacheinander das Lösen der Verriegelungsvorrichtung, das Verschwenken der Scheibe 19 in die Schließstellung und danach wieder die Verriegelungsbewegung.

In den Figuren 5 und 6 ist ein der Figur 4 entsprechendes Ausführungsbeispiel im geschlossenen Zustand dargestellt. Gleiche Teile sind mit gleichen Bezugszeichen versehen. Aus diesen Figuren ist eine zweckmäßige Art der Koppelung der Elemente 8 und 9 des Schrittschalt-Getriebes mit denjenigenElementen, die eine bestimmte Bewegung ausführen sollen (Scheibe 19 und Spreizmechanismus) f ersichtlich.

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Zur Koppelung der Bewegung der Verschlußplatte 19 mit dem Paßstück 8 ist eine am PaßstückPgehalterte Rolle 21 vorgesehen, die in ein Langloch 22 im Arm3eingreift, Dadurch ist sichergestellt, daß sich die Verschlußplatte 19 nur dann bewegt, wenn sich auch das Paßstück 8 bewegt.

Die Verschlußscheibe 19 befindet sich - unabhängig davon, ob sie sich in ihrer Offenstellung oder Schließstellung befindet - ständig in einem im Bereich der Öffnung 1 befindlichen Spalt 24 (nur in Figur 6 sichtbar). Auf der einen Seite dieses Spaltes ist eine Dichtung 25 vorgesehen, gegen die die Verschlußplatte sowohl in ihrer Offenstellung als auch in ihrer Schließstellung angepreßt werden soll. Dazu ist auf der anderen Seite des Spaltes 24 ein Ring 26 vorgesehen, der mit Hilfe eines Spreizmechanismus an die Verschlußscheibe 19 anpreßbar ist. Beim dargestellten Ausführungsbeispiel ist ein Spreizmechanismus gewählt, welcher mehrere Wälzkörperpaare 27 aufweist. Diesen Wälzkörperpaaren sind im einzelnen nicht näher dargestellte Kurvenbahnen zugeordnet, welche derart ausgebildet sind, daß die Wälzkörperpaare durch Verdrehung des weiteren, die Öffnung 1 umgebenden Ringes 28 parallel zur Achse der Öffnung 1 gerichtete Bewegungen ausführen. Durch Bewegung der Wälzkörperpaare 27 nach rechts (bezogen auf die Figur 6) erfolgt also ein Entriegeln der Verschlußscheibe 19; durch Bewegung der Wälzkörperpaare 27 nach links erfolgt ein Verriegeln und Anpressen der Verschlußscheibe 19 gegen die Dichtung 25.

Um durch Drehen der Welle 5 ein Verriegeln und Entriegeln zu bewirken, sind die Hebel 18' und 18" vorgesehen. Der Hebel 18"

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j st fest mit der Welle 5 verbunden und weist eine Rolle 29 auf, welche in ein Langloch 30 im Hebel 18" eingreift. Der Hebel 18' ist seinerseits mit dem Ring 28 verbunden. Durch Drehen der Welle 5 erfolgt also über die Hebel 18' und 18" ebenfalls ein Drehen des Ringes 28. Durch entsprechende Wahl der die Bewegung der Wälzkörperpaare 27 bestimmende Kurvenbahnen kann sichergestellt werden, daß die Verriegelung und Anpressung der Verschlußscheibe 19 gegen die Dichtung 25 nur dann erfolgt, wenn das Paßstück 8 ruht, also keine Schwenkbewegung der Verschlußplatte bzw. Scheibe ausgeführt wird.

Das Ausführungsbeispiel nach den Figuren 5 und 6 hat den Vorteil, daß auch in der Offenstellung des Ventils keine seitliche Spaltöffnung vorhanden ist, in die Schmutz oder dergl. eindringen kann. Auch bei Ventilen, bei denen sich in ihrer Offenstellung im Bereich der Öffnung elektrische oder magnetische Felder befinden, ist eine solche Lösung vorteilhaft, da Verzerrungen dieser Felder durch den sonst vorhandenen Spalt auftreten würden. Insgesamt ergibt sich schließlich auch noch eine besonders flache Bauweise eines VEntils oder Schiebers mit einem erfindungsgemäßen Antrieb.

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Claims

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1. Antrieb für Ventile/ Schiober und dergleichen mit einem Gehäuse, einer in dein Gehäuse befindlic! cn, ηϊ t oinor Vorr,ehlußplatte zu öffnenden oder zu verschließenden Öffnung und einem der öffnung zugeordneten Sitz, bei welchem durch Drehung einer Antx-iebsv.'ol 1 e in die eine Richtung eine Bewegung der Verschlußplatte von ihrer Offenstellung in ihre Schließstellung vnd danach eine Anpreßbewegung der Verschlußplatte gegen den Sitz bewirkt wird und bei welchem durch eine Drehung der Antriebswelle in die andere Richtung die Bewegung der Verschlußplatte in umgekehrter Richtung erfolgt, dadurch gekennzeichnet, daß zur Transformation der Drehbewegung der Antriebswelle (5) in die gewünschte X?^^.si:}ttu-( der Verschlußplatte (2) ein Schrittschalt-Getriebe vorgesehen ist.

2. Antrieb nach Anspruch 1 _f dadurch gekennzeichnet, daß das Schrittschalt-Getriebe nach Art eines Malteserkreuz-Getriebes mit einer um eine erste Achse (4) schwenkbaren Scheibe (6), welche zumindest einen Teil (9) eines Sperrkreises aufweist, sowie einem um eine zweite Achse (7) schwenkbaren Paßstück (8), welches mindestens eine dem Sperrkreis (9) angepaßte konkave Seite (14 oder 13) aufweist, gestaltet ist.

3. Antrieb nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß mit der Bewegung des um die zweite Achse (7) schwenkbaren Paßstückes (8) die Verschluß- und öffnungsbev/egung und mit der Bewertung der um die

.erste Achse (4) schwenkbaren Scheibe (6) die Anpreßbewegung der Verschlußplatte (2) gekoppelt ist.

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4. Antrieb nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß die Verschlußplatte (2) n]s vorzugsweise um die erste Achse (4) .•schwenkbares Pendel ausgebildet ist und daß der Pendelarm (3) mit dem Paßstück (3) gekoppelt ist.

5. Antrieb nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß der Pcndelarm (3) ein Langloch (22) aufweist, in das ein am Paßstück (8) gehaltorier Mitnehmer (Rolle 21) eingreift.

6. Antrieb nach Anspruch 3, 4 oder 5, dadurch gekennzeichnet, daß mit der um die erste Achse (4) schwenkbaren Scheibe (6) eine Verriegelungseinrichtung (26, 27,28) gekoppelt ist.

7. Antrieb nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, daß die Verriegelungseinrichtung einen die Verschlußöffnung (1) umgebenden Ring (28) und einen dem Ring zugeordneten Spreizmechanismus (27,28) aufweist.

8. Antrieb nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die Verschlußplatte von einer Scheibe (19) gebildet wird, welche in einem die Verschlußöffnung umgebenden Spalt (24) ständig geführt ist und welche eine öffnung (20) aufweist, die in der Offenstellung des VEntils mit der Verschlußöffnung (1) gleichjchsig liegt .

9. Antrieb nach Anspruch 7 und 8, dadurch gekennzeichnet, daß die Scheibe (6) und das Paßstück (8) jeweils symmetrisch zu ihren Ausnehmungen (10,15) einander angepaßte Kreisbogen (9,13,14)

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aufweisen und daß der die Anpreßbewegung bewirkende Ring (28) derart mit der um die erste Achse drehbaren Scheibe (6) gekoppelt ist, daß er eine Anpreßbewegung sowohl in der Oi'fenstellung als auch in der Schließstellung der Verschlußkappe (19) bewirkt.

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