DE3247490C2

DE3247490C2 -

Info

Publication number: DE3247490C2
Application number: DE3247490A
Authority: DE
Inventors: Ekkehard Dipl.-Ing. 4300 Essen De Brzoska; Klaus 4230 Wesel De Traeger
Original assignee: Deutsche Babcock Werke AG
Current assignee: Deutsche Babcock Werke Energie und Umwelttechnik AG
Priority date: 1982-12-22
Filing date: 1982-12-22
Publication date: 1989-12-14
Also published as: DE3247490A1; FR2538497B1; CS239946B2; GB2134221B; DD210731A5; GB2134221A; GB8325885D0; IT1197761B; FR2538497A1; IT8349544A0

Description

Die Erfindung betrifft eine Armatur mit einem über eine steigende Ventilspindel verschiebbaren Verschlußorgan, wobei die Ventilspindel durch eine Spindelmutter mit dem Antrieb eines elektromotorischen Stellantriebes ver bunden ist, der in den Endstellungen des Verschlußorgans über Endschalter abschaltbar ist.The invention relates to a fitting with a rising valve spindle sliding closure member, where the valve stem with a spindle nut the drive of an electromotive actuator ver is bound, in the end positions of the closure member can be switched off via limit switch.

Bei diesen Armaturen können je nach Armaturenart und System die Endschalter drehmoment- und/oder wegabhängig wirken. Sie sind so eingestellt, daß die Stellantriebe jeweils am Ende des vorgegebenen Stellweges ab schalten. Durch diese Drehmoment- bzw. Wegbegrenzung wird die Armatur gegen Überlastung geschützt, solange der Endschalter funktionsfähig ist.With these fittings, depending on the type of fittings and System the limit switches depending on torque and / or travel Act. They are set so that the actuators each at the end of the specified travel range switch. By this torque or path limitation the valve is protected against overload, as long as the limit switch is functional.

Bei einem Ausfall der Endschalter würde der Stellantrieb nach dem Aufsetzen des Verschlußorganes die Ventilspindel mit einem sich stetig erhöhenden Moment belasten, bevor der Stellantrieb infolge Überlastung stehen bliebe. Der gleiche Fall träte ein, wenn in der Offenstellung das Verschlußorgan an einer Rückdichtung anliegt. Dadurch entsteht die Gefahr, daß sowohl die Armatur als auch der Stellantrieb beschädigt oder zerstört wird. Um dieser Gefahr zu begegnen, müßte die Armatur und der Stellantrieb auf dieses Überhöhungsmoment aus gelegt werden, was aber den technischen Aufwand bedeu tend vergrößern würde. Diese Nachteile könnten durch den Einbau einer Sollbruchstelle vermieden werden. Bei einem Bruch der Sollbruchstelle wäre aber der Stellan trieb oder die Armatur nicht mehr funktionsfähig. If the limit switch fails, the actuator would after the closure member has been put on, the valve spindle burden with a steadily increasing moment before the actuator stops due to overload. The same case would occur if in the open position the closure member abuts a back seal. This creates the risk that both the valve as well as damaging or destroying the actuator becomes. In order to counter this danger, the fitting would have to and the actuator to this cant torque be placed, which means the technical effort tend to enlarge. These disadvantages could be caused by the installation of a predetermined breaking point can be avoided. At a break in the predetermined breaking point would be the Stellan or the valve is no longer functional.

Aus dem DE-GM 79 34 612 ist ein unter anderem für Ventile einzu setzender Stellantrieb bekannt, der mit einer Endlagenabschaltung versehen ist. Diese Endlagenabschaltung besteht aus einer Gewinde spindel, die parallel zu der Ventilspindel liegt und die über ein Zahnradpaar mit dem Antriebsmotor gekoppelt ist. Auf der Ge windespindel sind zwei Scheiben befestigt, die als Anschlagflächen für die Endschalter dienen. Zusätzlich ist die Achse des Antriebs motors über eine Momentenkupplung mit der Ventilspindel verbunden. Diese Momentenkupplung soll eine übermäßige Beanspruchung des Ventils verhindern. Momentenkupplungen haben den Nachteil, daß sich ihre Wirkung nicht zuverlässig auf Zeit konservieren läßt. Vielmehr verändern Momentenkupplungen, vor allem wenn sie sehr selten betätigt werden, ihr eingestelltes Moment. Im Extremfall können sich die Kupplungselemente überhaupt nicht lösen, was zu schweren Folgen für die abzusichernden Teile führt.From DE-GM 79 34 612 one among other things for valves setting actuator known with a limit switch is provided. This limit switch consists of a thread spindle, which is parallel to the valve spindle and over a pair of gears is coupled to the drive motor. On the Ge Windspindel are attached to two disks that act as stop faces serve for the limit switches. In addition, the axis of the drive motors connected to the valve spindle via a torque coupling. This torque clutch is said to overuse the Prevent valve. Torque clutches have the disadvantage that their effects cannot be reliably preserved over time. Rather, torque clutches change, especially if they are very rare are operated, their set moment. In extreme cases, can do not loosen the coupling elements at all, which can have serious consequences leads for the parts to be secured.

Um die Nachteile einer Momentenkupplung zu vermeiden, ist ein Antrieb für einen Schieber bekannt (DE-GM 19 00 860), bei dem eine Federkupplung verwendet wird. Diese Federkupplung soll die nach der Endlagenabschaltung des Antriebsmotors noch vorhandene kinetische Energie des abgeschalteten Antriebs motors aufnehmen. Die bekannte Federkupplung enthält eine Feder, die zwischen der Antriebsspindel des Antriebsmotors und der Zugspindel des Schiebers liegt. In der geschlossenen Schieber stellung übt die zusammengedrückte Federkupplung eine Kraft auf die Antriebsspindel aus, so daß bei einem Versagen der Endlagen abschaltung die Antriebsenergie aus dem nun nicht abgeschalteten Antriebsmotor über die Antriebsspindel und die Federkupplung voll in die Zugspindel und damit in den Schieber eingeleitet wird.To avoid the disadvantages of a torque clutch, is a Drive for a slide known (DE-GM 19 00 860), in which a spring clutch is used. This spring clutch is supposed to after the end position switch-off of the drive motor existing kinetic energy of the switched off drive record motors. The known spring clutch contains one Spring between the drive spindle of the drive motor and the slide spindle is located. In the closed slide position, the compressed spring clutch exerts a force the drive spindle so that if the end positions fail switching off the drive energy from the now not switched off Drive motor via the drive spindle and the spring clutch fully into the tension spindle and thus into the slide.

Aus der DE-AS 17 50 980 ist ein mit einem Torsionsstab versehener Antrieb für Ventile bekannt. Dieser Torsionsstab hat die Aufgabe, die ruckartige Bewegung bei der Umschaltung von Handbetrieb auf mechanischen Betrieb oder umgekehrt abzufedern und zu dämpfen. Der Torsionsstab liegt nicht in dem Kraftfluß zwischen dem Antriebs motor und der Ausgangswelle.
From DE-AS 17 50 980 a drive for valves provided with a torsion bar is known. This torsion bar has the task of cushioning and damping the jerky movement when switching from manual to mechanical operation or vice versa. The torsion bar is not in the power flow between the drive motor and the output shaft.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, die Armatur und den Stellantrieb vor Überlastung derart zu schützen, daß beide Bauteile nach einem Auftreten eines Überhöhungsmomentes unversehrt und funktionstüchtig bleiben.The invention is based, the fitting and the task To protect the actuator against overload in such a way that both components after an occurrence of a cantilever moment undamaged and remain functional.

Diese Aufgabe wird bei einer gattungsgemäßen Armatur durch die kennzeichnenden Merkmale des Anspruches 1 gelöst. Vorteilhafte Ausgestaltungen der Erfindung sind in den Unteransprüchen ange geben. This task is performed in a generic fitting by characterizing features of claim 1 solved. Beneficial Embodiments of the invention are set out in the dependent claims give.

Hat bei der erfindungsgemäßen Armatur ein Endschalter versagt und bleibt daher der Stellantrieb weiter einge schaltet, obwohl das Verschlußorgan auf die Dichtfläche aufgesetzt hat und die zur Aufrechterhaltung der Dicht heit erforderliche Federvorspannung aufgebracht wurde, so setzt danach der mit der Ventilspindel verbundene Anschlag auf der gehäuseseitigen Gegenfläche, zum Bei spiel auf der Spindelmutter auf. Das weitere vom Stell antrieb aufgebrachte Moment wird jetzt von dem Feder element aufgefangen und so lange in Verformungsarbeit umgeformt, bis der Stellantrieb aufgrund der Überbe lastung stehen bleibt und beispielsweise über einen antriebsseitigen Thermoschalter ausgeschaltet wird. Das noch auf die Armatur wirkende Stellmoment wird in dem oberen Teil der Armatur aufgefangen. Bei dieser Anordnung braucht nur noch dieser Teil und nicht mehr die gesamte Armatur auf das Überhöhungsmoment ausgelegt zu sein. Nach dem angenommenen Schadensfall eines Ausfalles des End schalters bleiben somit der Stellantrieb und die Armatur funktionsfähig. Für den Fall, daß während des Öffnungs vorganges die Endstellung durch einen Ausfall des ent sprechenden Endschalters überfahren wird, wirken das Federelement und der Anschlag in analoger Weise zusammen. Die Erfindung läßt sich für alle über einen elektro motorischen Stellantrieb betätigte und mit einem dreh moment- und/oder wegabhängigen Endschalter versehene Ventile und Schieber einsetzen.Has a limit switch in the fitting according to the invention the actuator therefore fails and remains on switches, although the closure member on the sealing surface has put on and to maintain the tightness required spring preload has been applied, the one connected to the valve stem then sets Stop on the mating surface on the housing, for example play on the spindle nut. The rest of the position The moment applied is now driven by the spring element caught and so long in deformation work reshaped until the actuator due to overbearing load remains and for example over one drive-side thermal switch is turned off. The Actuating torque still acting on the valve is in the caught the upper part of the valve. With this arrangement only needs this part and no longer the whole Armature to be designed for the cant torque. To the assumed damage event of a failure of the end the actuator and valve remain switched functioning. In the event that during the opening the end position due to a failure of the ent speaking limit switch will act Spring element and the stop together in an analogous manner. The invention can be used for all electro motorized actuator operated and with a rotary torque and / or travel-dependent limit switches Insert valves and slide.

Ein Ausführungsbeispiel der Erfindung ist in der Zeich nung dargestellt und wird im folgenden näher erläutert. Es zeigtAn embodiment of the invention is in the drawing voltage and is explained in more detail below. It shows

Fig. 1 die Vorderansicht einer erfindungsgemäßen Armatur im Schnitt und Fig. 1 is a front view of a fitting according to the invention in section and

Fig. 2 die Einzelheit X nach Fig. 1. Fig. 2 shows the detail X of FIG. 1.

Die dargestellte Armatur ist ein Ventil, das ein Ventil gehäuse 1 mit einem Ventileingang 2 und einem Ventil ausgang 3 aufweist. Das Ventil wird durch ein in einem Zylinder 4 geführtes Verschlußorgan in Form eines Ventilkegels 5 geschlossen, der gegen die gehäuseseitige Sitzfläche 6 mit einem bestimmten Anstellmoment gedrückt wird. Der Zylinder 4 ist ebenso wie ein Gehäuseaufsatz 7 auf das Ventilgehäuse 1 aufgeschraubt. Auf den Gehäuse aufsatz 7 ist über einen Zwischenflansch 8 ein elektro motorischer Stellantrieb 9 gesetzt. In den Stellantrieb 9 sind nicht dargestellte, an sich bekannte drehmoment abhängige Endschalter eingebaut, die den Stellantrieb ausschalten sollen, wenn eine der Endstellungen des Ventils erreicht ist.The valve shown is a valve which has a valve housing 1 with a valve inlet 2 and a valve outlet 3 . The valve is closed by a closure member in a cylinder 4 in the form of a valve cone 5 , which is pressed against the housing-side seat surface 6 with a specific turning moment. The cylinder 4 is screwed onto the valve housing 1 in the same way as a housing attachment 7 . An electromotive actuator 9 is placed on the housing attachment 7 via an intermediate flange 8 . Known torque-dependent limit switches, not shown, are built into the actuator 9 and are intended to switch off the actuator when one of the end positions of the valve is reached.

Der Abtrieb 10 des Stellantriebes 9 ist auf die später noch näher beschriebene Weise mit einer Spindelmutter 11 verbunden. Die Spindelmutter 11 umgibt den oberen Teil einer steigend angeordneten Ventilspindel 12 und ist in dem Gehäuseaufsatz 7 drehbar und axial federnd abgestützt gelagert. Die Ventilspindel 12 ist durch den Gehäuseaufsatz 7 und den Zylinder 4 abgedichtet hindurchgeführt. Sie trägt an ihrem unteren Ende den Ventilkegel 5. Federn 13, die zwischen der Spindelmutter 11 und dem Zwischenflansch 8 angeordnet sind, sorgen für eine gewisse Vorspannung der Ventilspindel 12 bei aufgesetztem Ventilkegel 5.The output 10 of the actuator 9 is connected to a spindle nut 11 in the manner described in more detail later. The spindle nut 11 surrounds the upper part of a rising valve spindle 12 and is rotatably supported in the housing attachment 7 and axially resiliently supported. The valve spindle 12 is passed through the housing attachment 7 and the cylinder 4 in a sealed manner. It carries the valve cone 5 at its lower end. Springs 13 , which are arranged between the spindle nut 11 and the intermediate flange 8 , ensure a certain preload of the valve spindle 12 when the valve cone 5 is in place .

An der dem Ventilkegel 5 zugewandten Stirnseite ist der Zylinder 4 mit einem Rücksitz 14 versehen, an dem der Ventilkegel 5 in der Offenstellung des Ventils anliegt. Federn 15, die zwischen dem Gehäuseaufsatz 7 und der Spindelmutter 11 angeordnet sind sorgen für eine ge wisse Vorspannung der Ventilspindel 12 bei angehobenen Ventilkegel 5. On the front side facing the valve cone 5 , the cylinder 4 is provided with a rear seat 14 , against which the valve cone 5 rests in the open position of the valve. Springs 15 , which are arranged between the housing attachment 7 and the spindle nut 11 ensure a certain bias of the valve spindle 12 when the valve cone 5 is raised.

Auf dem Kopf der Ventilspindel 12 ist ein Anschlag 16 vorgesehen. Der Anschlag 16 kann aus einer Mutter bestehen, die auf die Ventilspindel 12 aufgeschraubt und auf ihr arretiert ist. Der Anschlag 16 wird so einge stellt, daß er auf einer gehäuseseitigen Gegenfläche zur Anlage kommt, nachdem die Ventilspindel 12 den Ventil kegel 5 auf die gehäuseseitige Sitzfläche 6 aufgesetzt und damit das Ventil geschlossen hat. Als gehäuseseitige Gegenfläche wird z. B. die Stirnseite der Spindel mutter 10 benutzt.A stop 16 is provided on the head of the valve spindle 12 . The stop 16 can consist of a nut which is screwed onto the valve spindle 12 and locked on it. The stop 16 is set so that it comes to rest on a housing-side counter surface after the valve spindle 12, the valve cone 5 is placed on the housing-side seat 6 and thus the valve has closed. As a housing-side counter surface, for. B. the front of the spindle nut 10 used.

Unterhalb der Spindelmutter 11 ist auf der Ventilspin del 12 ein weiterer Anschlag 17 ebenfalls in Form einer Mutter befestigt. Dieser weitere Anschlag 17 ist so ein gestellt, daß er an der unteren Stirnfläche der Spindel mutter 11 als gehäuseseitige Gegenfläche zur Anlage kommt, nachdem die Ventilspindel 12 in Offenstellung des Ventils die obere Stirnfläche des Ventilkegels 5 gegen den Rücksitz 14 gefahren hat.Below the spindle nut 11 , a further stop 17 is also attached in the form of a nut on the Ventilspin del 12 . This further stop 17 is set so that it comes to the lower end face of the spindle nut 11 as a housing-side counter surface after the valve spindle 12 has moved the upper end face of the valve cone 5 against the rear seat 14 in the open position of the valve.

Die Spindelmutter 11 ist mit einer Antriebshülse 18 verbunden, an der ein Federelement befestigt ist. Als Federelement wird bspw. ein Torsionsstab 19 verwendet. Dieser Torsionsstab 19 liegt in der Verlän gerung der Längsachse der Ventilspindel 12. Der als Federelement ausgebildete Torsionsstab 19 ist über ein Zwischenstück 20 mit dem Abtrieb 10 des Stellantrie bes 9 verbunden.The spindle nut 11 is connected to a drive sleeve 18 to which a spring element is attached. For example, a torsion bar 19 is used as the spring element. This torsion bar 19 lies in the extension of the longitudinal axis of the valve spindle 12 . The torsion bar 19 designed as a spring element is connected via an intermediate piece 20 to the output 10 of the actuator 9 .

Im Normalbetrieb des Ventiles wird das Anstellmoment des Stellantriebes 9 über das Zwischenstück 20, den Torsions stab 19 und die Antriebshülse 18 auf die Spindelmutter 11 übertragen. Für den Fall, daß einer der Endschalter ausgefallen ist und der Stellantrieb eingeschaltet bleibt, obwohl die Ventilspindel 12 eine ihrer Endstellungen erreicht hat und damit der Ventilkegel 5 die gehäuse seitige Sitzfläche 6 oder den Rücksitz 14 gedrückt ist, hat sich auch der Anschlag 16 bzw. der weitere Anschlag 17 an die Spindelmutter 11 angelegt. Dadurch wird jede weitere Belastung der Ventilspindel 12 und des Ventil kegels 5 unterbunden. Die Belastung aus dem Stellantrieb wird im oberen Teil des Gehäuseaufsatzes 7 und durch das Zwischenstück 20 aufgefangen und in eine Verformung des Torsionsstabes 19 umgesetzt. Gleichzeitig steht jedoch auf die erforderliche Dichtkraft über die vorge spannten Federn 13, 15 an der Sitzfläche 6 bzw. dem Rück sitz 14 an. Der Torsionsstab 19 ist so dimensioniert, daß er den 1,5 bis 10fachen Wert des Stellmoments des Stellantriebs 9 aufnehmen kann.In normal operation of the valve, the turning moment of the actuator 9 is transmitted to the spindle nut 11 via the intermediate piece 20 , the torsion bar 19 and the drive sleeve 18 . In the event that one of the limit switches has failed and the actuator remains switched on, even though the valve spindle 12 has reached one of its end positions and thus the valve cone 5 has pressed the housing-side seat surface 6 or the rear seat 14 , the stop 16 or the further stop 17 is placed on the spindle nut 11 . As a result, any further load on the valve spindle 12 and the valve cone 5 is prevented. The load from the actuator is collected in the upper part of the housing attachment 7 and through the intermediate piece 20 and converted into a deformation of the torsion bar 19 . At the same time, however, the required sealing force via the pre-tensioned springs 13, 15 on the seat 6 or the rear seat 14 is present . The torsion bar 19 is dimensioned so that it can accommodate 1.5 to 10 times the value of the actuating torque of the actuator 9 .

Da die Übertragung des Stellmomentes von dem Stellantrieb auf die Ventilspindel bei einem Schieber in gleicher Weise erfolgt wie bei einem Ventil, läßt sich das Feder element in Verbindung mit den Anschlägen auch für Schieber einsetzen.Because the transmission of the actuating torque from the actuator on the valve spindle with a slide in the same Is done like a valve, the spring can be element in connection with the stops also for Insert slider.

Claims

1. Armatur mit einem über eine steigende Ventilspindel (12) verschiebbaren Verschlußorgan, wobei die Ven tilspindel (12) durch eine Spindelmutter (11) mit dem Abtrieb (10) eines elektromotorischen Stell antriebes (9) verbunden ist, der in den Endstellun gen des Verschlußorgans über Endschalter abschaltbar ist, dadurch gekennzeichnet, daß zwischen die Spindelmutter (12) und den Abtrieb (10) ein Federelement geschaltet ist und daß an der Ven tilspindel (12) zwei Anschläge (16, 17) in einem Abstand voneinander befestigt sind, von denen jeweils einer an einer gehäuseseitigen Gegenfläche anliegt, wenn die Ventil spindel (12) über eine der Endstellungen hinaus ver schoben ist.1. Fitting with a rising valve stem ( 12 ) displaceable closure member, the Ven tilspindel ( 12 ) by a spindle nut ( 11 ) with the output ( 10 ) of an electromotive actuator ( 9 ) connected to the end positions of the Closure member can be switched off via limit switch, characterized in that between the spindle nut ( 12 ) and the output ( 10 ) a spring element is connected and that on the Ven tilspindel ( 12 ) two stops ( 16, 17 ) are attached at a distance from each other which is in each case on a housing-side counter surface when the valve spindle ( 12 ) is pushed ver over one of the end positions.

2. Armatur nach Anspruch 1, dadurch gekenn zeichnet, daß die Anschläge (16, 17) auf der Ventilspindel (12) verstellbar sind.2. Fitting according to claim 1, characterized in that the stops ( 16, 17 ) on the valve spindle ( 12 ) are adjustable.

3. Armatur nach Anspruch 2, dadurch gekenn zeichnet, daß die Anschläge (16, 17) aus Muttern bestehen, die auf die Ventilspindel (12) aufgeschraubt sind.3. Fitting according to claim 2, characterized in that the stops ( 16, 17 ) consist of nuts which are screwed onto the valve spindle ( 12 ).

4. Armatur nach einem oder mehreren der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß die Anschläge (16, 17) an der Spindelmutter (11) anliegen.4. Fitting according to one or more of claims 1 to 3, characterized in that the stops ( 16, 17 ) abut the spindle nut ( 11 ).

5. Armatur nach einem oder mehreren der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß das Federelement aus einem Torsionsstab (19) besteht. 5. Fitting according to one or more of claims 1 to 4, characterized in that the spring element consists of a torsion bar ( 19 ).

6. Armatur nach einem oder mehreren der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, daß das Federelement auf den 1,5 bis 10fachen Wert des Stellmomentes des Stellantriebes ausgelegt ist.6. Fitting according to one or more of claims 1 to 5, characterized, that the spring element to 1.5 to 10 times the value of the actuating torque of the actuator is designed.