DE4419545C1 - Vorrichtung zum gemeinsamen Schalten von zwei Armaturen - Google Patents

Description

Die Erfindung bezieht sich auf eine Vorrichtung zum gemein­ samen Schalten von zwei Armaturen, insbesondere von als Absperrarmaturen ausgeführten Kupplungsteilen nach dem Oberbegriff des Patentanspruchs 1.

Die Kupplungshälften von miteinander zu verbindenden Fluid­ leitungen weisen häufig Absperrarmaturen auf, welche ge­ schlossen werden, bevor die Kupplung geöffnet wird. Da­ durch wird ein Heraustreten des Fluids beim Öffnen der Kupplung verhindert. Es ist bekannt, Kupplungsteile als Kugelhähne auszuführen und so auszubilden, daß bei ge­ schlossenem Kugelküken kein Totraum verbleibt, in dem sich Fluid ansammeln kann, das beim Öffnen der Kupplung nach außen tritt. Um den Totraum zu vermeiden ist erforderlich, daß die Kugelküken ineinandergreifen. Beim Öffnen bzw. Schließen der Kugelküken bedingt dies indessen, daß sie nur sequentiell betätigt werden dürfen, damit eine Beschä­ digung vermieden wird.

Der eingangs erwähnte Stand der Technik ist in der DE 42 18 372 C1 beschrieben. Darin ist auch eine Vorrichtung offen­ bart zum gemeinsamen Schalten der Kugelhähne zeitlich nacheinander, um eine Beschädigung der Kugelküken durch konkav-konvexe Konturen der Kugelflächen in der Geschlos­ senstellung zu vermeiden. Zu diesem Zweck wird an einer Nockenscheibe ein Mitnehmer vorgesehen, der mit einem Aufnahmeabschnitt einer zweiten Nockenscheibe so zu­ sammenwirkt, daß die zweite Nockenscheibe bei Drehung der ersten Nockenscheibe um einen ersten Mitnahmeweg in beiden Drehrichtungen von der ersten Nockenscheibe mitgenommen wird, die erste Nockenscheibe während eines zweiten Mit­ nahmeweges in beiden Drehrichtungen über Kupplungsmittel mit der zugehörigen Schaltwelle koppelbar ist, jedoch ent­ lang des ersten Mitnahmewegs von der zugehörigen Schalt­ welle entkuppelt ist. Die erste Nockenscheibe legt dabei zum Beispiel einen Weg von 180° zurück, wobei sie während der Drehung nur während eines Teilweges die zweite Nocken­ scheibe mitnimmt. Der Aufwand für ein derartiges Getriebe ist relativ hoch. Außerdem erfordert er eine 180°-Betäti­ gungsvorrichtung, falls keine Handbetätigung vorgenommen wird. Handelsübliche Antriebe für derartige Armaturen wei­ sen normalerweise einen 90°-Verstellweg auf.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine Vorrichtung zum gemeinsamen Schalten von zwei Armaturen, insbesondere von als Absperrarmaturen ausgeführten Kupplungsteilen, zu schaffen, die einfacher aufgebaut ist und den Einsatz von Antrieben mit 90°-Verstellwinkel erlaubt.

Diese Aufgabe wird durch die Merkmale des Patentanspruchs 1 gelöst.

Bei der erfindungsgemäßen Vorrichtung ist ein Betätigungs­ hebel vorgesehen, der um eine Achse schwenkbar gelagert ist, die parallel und im festen Abstand zu den Achsen der Schaltwellen verläuft. Der Betätigungshebel weist einen Mitnehmer auf, der mit beiden Nockenscheiben zu­ sammenwirkt, und zwar derart, daß er während eines ersten 45°-Verstellwinkels eine erste Nockenscheibe um 90° und während eines zweiten Verstellwegs von 45° die zweite Nockenscheibe um 90° verdreht. Nach einer Ausgestaltung der Erfindung können die Nockenscheiben radial nach außen offene schlitzförmige Ausnehmungen aufweisen, in die der als Zapfen ausgebildete Mitnehmer des Betätigungshebels eingreift. Während der Betätigung einer Nockenscheibe befindet sich der Zapfen jeweils in der Ausnehmung einer Nockenscheibe und außerhalb der Aus­ nehmung der anderen Nockenscheibe. Durch entsprechende geometrische Anordnung der Achse des Betätigungshebels so­ wie entsprechende Auslegung der Länge des Verstellwegs des Mitnehmers, in dem dieser mit den Nockenscheiben jeweils in Eingriff ist, läßt sich die gewünschte Getriebewirkung erreichen. Dies kann nach einer Ausgestaltung der Erfindung dadurch geschehen, daß die Achse des Betätigungshebels mit den Achsen der Schaltwellen ein rechtwinkliges gleichschenkliges Dreieck aufspannt, bei dem der rechte Winkel an der Achse liegt und die Verbindungslinie zwischen Achse und Mitnehmer in der einen Endposition des Betätigungshebels durch die Achse der ersten Schaltwelle und in der anderen Endstellung durch die Achse der zweiten Schaltwelle geht. Hierfür ist dann lediglich noch erforderlich, daß in der Mittelposition des Betätigungshebels zwischen den Endpositionen der Eingriff mit der einen Nockenscheibe verlassen und mit der anderen Nockenscheibe begonnen wird.

Wie erwähnt, kann die Betätigung des Betätigungshebels durch einen üblichen 90°-Verstellantrieb erfolgen. Durch das Vorsehen geeigneter Steuervorkehrungen kann im An­ schluß an das Verriegeln oder Trennen der Kupplungshälften das Öffnen bzw. Schließen der Absperrarmaturen durchge­ führt werden. Es kann darüber hinaus ein zweiter Verstell­ antrieb vorgesehen werden, der eine geeignete Verbindungs- und Trennvorrichtung betätigt, um die Kupplungshälften miteinander zu verriegeln. Nach einer Ausgestaltung der Erfindung kann einer Kupplungshälfte ein erster Schalter zugeordnet sein, der anspricht, wenn die Kupplungshälften in Verbindungsstellung sind und den zweiten Verstellan­ trieb betätigen, dem zweiten Verstellantrieb ein zweiter Schalter zugeordnet sein, der vom zweiten Verstell­ antrieb betätigt wird, wenn er seine Verriegelungsposition erreicht hat und die Betätigung des ersten Verstellantriebs freigibt. Ferner wird ein dritter Schalter vorgesehen, der den ersten Verstellantrieb in der Öffnungsstellung der als Kugelhähne ausgebildeten Absperrarmaturen betätigt und eine Betätigung des ersten Verstellantriebs in die Schließstellung sperrt und ein vierter Schalter, der betätigt ist, wenn der erste Verstellantrieb die Kugelhähne über die zugehörige Schaltwelle in Schließstellung gebracht hat und der die Betägigung des zweiten Verstellantriebs freigibt.

Diese Steuervorrichtung kann auch mit einer sogenannten Abreißsicherung Zusammenwirken, die zum Beispiel den Zug mißt, der an der Leitung bzw. an dem Schlauch wirkt, der zum Beispiel mit einem feststehenden Rohr gekuppelt werden soll. Übersteigt dieser Zug einen vorgegebenen Wert, ist es zweckmäßig, wenn die Kupplungshälften getrennt werden. Die Zugsicherung erzeugt ein Signal, wodurch der erste Verstellantrieb betätigt wird. Erst danach kann ein weite­ res Signal zum Trennen der Kupplung über den zweiten Ver­ stellantrieb erzeugt werden.

Die Erfindung wird nachfolgend anhand von Zeichnungen näher erläutert.

Fig. 1 zeigt schematisch eine Vorrichtung nach der Erfin­ dung in einer ersten Betriebsstellung.

Fig. 2 zeigt die Darstellung nach Fig. 1 in einer zweiten Betriebsstellung.

Fig. 3 zeigt die Darstellung nach Fig. 1 in einer dritten Betriebsstellung.

Fig. 4 zeigt einen Schnitt durch einen Antriebshebel der Vorrichtung nach den Fig. 1 bis 3.

Fig. 5 zeigt schematisch ein Schaltschema zur elektropneu­ matischen Steuerung einer Kupplung mit einer Vor­ richtung nach den Fig. 1 bis 3.

In den Fig. 1 bis 3 sind bei 10 bzw. 12 die Schaltwel­ len von Kugelhähnen angedeutet, die Bestandteile einer Kupplung bilden. Dies ist in den Figuren nicht dargestellt. Als Beispiel für derartige Kupplungen sei auf die bereits erwähnte DE 42 18 372 C1 hingewiesen. Es sei jedoch weiterhin bemerkt, daß die beschriebene Vorrichtung nicht beschränkt ist in der Anwendung auf Kugelhähne als Kupplungsteile, sondern für beliebige Armaturen verwendet werden kann, die Teile von Kupplungen bilden oder anderweitig eingesetzt sind.

Der Kugelhahn mit der Schaltwelle 10 gehört zum Beispiel zu einem stationären Rohr (Festhälfte), während die Schaltwelle 12 zu einem Kugelhahn gehört, der mit einem Schlauch verbunden ist (Loshälfte). Auf der Schaltwelle 10 sitzt drehfest eine Nockenscheibe 14 und auf der Schaltwelle 12 eine Nockenscheibe 16. Die Nockenscheibe 14 hat eine radial verlaufende, nach außen geöffnete schlitzförmige Ausnehmung 18 und die Nockenscheibe 16 eine radial nach außen geöffnete schlitzförmige Ausnehmung 20. Mit Hilfe eines Lagerzapfens 22, der an der Festhälfte der Kupplung um eine Achse drehbar gelagert ist, die pa­ rallel und im Abstand zur Achse der Schaltwelle 10 ver­ läuft, ist ein Betätigungshebel 24 angebracht, der aus Darstellungsgründen gestrichelt gezeichnet ist. In Wahr­ heit erstreckt er sich über der Nockenscheibe 14. Er hat am freien Ende einen nach unten ragenden als Zapfen ausgebildeten Mitnehmer 26. In Fig. 4 ist zu erkennen, daß der Lagerzapfen 22 in zwei beabstandeten Platten 30, 32 drehbar gelagert ist. Sie sind Bestandteile der nicht gezeigten Festhälfte der ebenfalls nicht gezeigten Kupplung. Am oberen Ende weist der Zapfen 22 einen Vierkant 38 auf zur Verbindung mit einem ebenfalls nicht dargestellten elektrischen, pneuma­ tischen oder hydraulischen Verstellantrieb bzw. einem 90° drehbaren Handhebel, mit dessen Hilfe der Zapfen 22 in einem Winkel zwischen 0 und 90° hin und her verdreht wer­ den kann.

Man erkennt aus den Fig. 1 bis 3, daß die Achse des Zapfens 22 in der Mitte liegt zwischen den Achsen der Schaltwellen 10, 12. Außerdem ist durch die Verbindungs­ linien zwischen der Achse des Zapfens 22 und den Achsen der Schaltwellen 10, 12 ein Winkel von 90° aufgespannt. In der in Fig. 1 dargestellten Position der Schaltwellen 10, 12 bzw. Nockenscheiben 14, 16 sind die Absperrorgane bzw. Kugelküken beider als Kugelhähne ausgebildeten Absperrarmaturen geschlossen. In dieser Position ist die Achse der Ausnehmung 18 der Nockenscheibe 14 mit der Verbindungslinie zwischen der Achse des Zapfens 22 und der Schaltwelle 10 ausgerichtet. Die Achse der Ausnehmung 20 ist parallel dazu. Der Mitnehmer 26 befindet sich in der Ausnehmung 18 annähernd in Anlage am Boden der Ausnehmung 18. In dieser Position der Nockenscheiben können die Kupplungshälften getrennt werden, ohne daß das be­ schriebene Getriebe dem entgegensteht. Ein Anschlagstift, der bei 40 angedeutet ist, wirkt mit einer Kurve 42 der Nockenscheibe 16 zusammen und begrenzt die Drehbewegung der Nockenscheibe 16 auf einen Winkel von 90°, wie sich aus dem Vergleich der Fig. 1 und 3 ergibt.

Das Zusammenwirken von Stift 40 und Kurve 42 kann derart sein, daß es eines bestimmten Kraftaufwandes bedarf, um die Nockenscheibe 16 zu verdrehen. Dadurch wird verhindert, daß bei getrennter Loshälfte der zugehörige Kugelhahn durch unbeab­ sichtigtes Bewegen der Nockenscheibe 16 geöffnet wird.

Wird mit Hilfe des nicht gezeigten Verstellantriebs der Hebel 24 um einen Winkel von 45° verdreht, erfolgt dadurch eine Verdrehung der Nockenscheibe 14 um einen Winkel von 90° (siehe Fig. 2). Dies ergibt sich aus der beschriebenen Geometrie von Hebel, Mitnehmer und Nockenscheibe. Die Länge der Ausnehmung 18 ist nun so bemessen, daß ein Wei­ terdrehen des Hebels 24 über 45° hinaus den Mitnehmer 26 aus der Ausnehmung 18 herauskommen läßt. Zugleich tritt der Mitnehmer 26 in die Ausnehmung 20 der Nocken­ scheibe 16 ein, die in der Höhe unterhalb der Nocken­ scheibe 14 angeordnet ist. Eine Verdrehung des Hebels 24 von 45 bis 90° führt daher zu einer Verdrehung der Nocken­ scheibe 16 ebenfalls um 90°, wie in Fig. 3 dargestellt.

In Fig. 2 zeigt die Stellung der Schaltwelle 10 an, daß das Kugelküken geöffnet ist. Das Kugelküken zur Schalt­ welle 12 ist indessen noch geschlossen. In Fig. 3 sind die Kugelküken beide geöffnet, wie durch die Stellung der Schaltwellen 10 und 12 angedeutet. Mit Hilfe des gezeigten Getriebes ist daher eine aufeinanderfolgende Betätigung der Absperrorgane möglich, und zwar bei einem Verstellweg des Verstellantriebs um 90°.

Aus Fig. 3 geht ferner hervor, daß durch die Anlage des Mitnehmers 26 am Boden der Ausnehmung 20 gleichzeitig eine Sperrung vorhanden ist, die einem Trennen der Kupp­ lungsteile mechanisch entgegenwirkt. Selbst wenn ein An­ trieb zum Verriegeln der Kupplungsteile geöffnet ist, bleiben diese miteinander verbunden, bis der Mitnehmer 26 aus dem Schlitz 20 freikommt.

Die Betätigung der Absperrorgane in den Kupplungshälften erfolgt mit Hilfe eines einzigen Antriebs, der im vorlie­ genden Fall auf der Festhälfte sitzt. Ein wei­ terer Antrieb an der Festhälfte dient dazu, die Kupplungs­ hälften miteinander zu verriegeln. Eine derartige Verrie­ gelung ist beispielsweise in der mehrfach erwähnten DE 42 18 372 C1 beschrieben. In Fig. 5 ist eine Schaltung angedeu­ tet zur Betätigung bzw. Steuerung der beiden Verstellan­ triebe.

In Fig. 5 ist der erste Verstellantrieb mit 50 bezeichnet. Er dient zur Betägigung des Hebels 24. Der zweite ist mit 36 dargestellt. Ihm ist ein Endschalter E2 zugeordnet, während dem Verstellantrieb 50 zwei Endschalter E3 und E4 zugeordnet sind. Die Antriebe 36, 50 werden von einer Druckluftquelle 70 über elektromagnetische Wegeventile 72, 74 betätigt. Eine Abreißsicherung 76 mißt den Zug zum Bei­ spiel eines Schlauches, mit dem die Loshälfte verbunden ist. Übersteigt dieser Zug einen vorgegebenen Wert, wird ein Endschalter E5 betätigt.

Der Festhälfte ist ein Endschalter E2 zugeordnet, der be­ tätigt wird, wenn die Loshälfte an der Festhälfte andockt. Ein Druckschalter D1 ist der Leitung 78 zu den Ventilen 72, 74 zugeordnet und spricht an, wenn der Druck in der Lei­ tung 78 einen vorgegebenen Wert unterschreitet. Schließ­ lich sind drei Tastschalter T1, T2, T3 und drei Leuchten L1, L2 und L3 vorgesehen. Die gezeigte Schaltung arbeitet wie folgt.

Wird die Loshälfte an der Festhälfte angedockt, spricht der Schalter E1 an und löst automatisch die Betätigung des zweiten Verstellantriebs aus, so daß die Verbindung mit der nicht dargestellten Verbindungs- und Trennvorrichtung durchgeführt wird. Sobald die Verriegelungsstellung er­ reicht ist, spricht der Schalter E2 an. Er gibt nunmehr die Betätigung des ersten Antriebs frei, um die Kugelhähne in Öffnungsstellung zu bringen. Dies erfolgt über den Tastschalter T1. Sind beide Kugelhähne in Öffnungsstellung (Fig. 3), spricht der Schalter E3 an. Er sperrt auf diese Weise die Betätigung des Verstellantriebs 36 durch den Tastschalter T3. Sollen die Kugelhähne wieder in Schließ­ stellung gebracht werden, erfolgt dies über den Tastschal­ ter T2. Nach Beendigung der Verstellung spricht der Schal­ ter E4 an, so daß nunmehr die Betätigung der Entriegelung über den Verstellantrieb 36 mit Hilfe des Tastschalters T3 vor sich gehen kann.

Die Leuchten L1, L2 und L3 zeigen an, wenn mit Hilfe des Verstellantriebs 36 eine Verriegelung erfolgt ist bzw. die Kugelhähne in der Schließ- bzw. Öffnungsstellung sind.

Spricht die Zugsicherung 76 an, verursacht ein Signal vom Schalter E5, daß zunächst der Verstellantrieb 50 betätigt wird, beispielsweise über eine Betätigung des Schalters T2. Im Anschluß daran erfolgt automatisch eine Betätigung des zweiten Verstellantriebs 36, um eine Entriegelung der Kupplungshälften zu bewerkstelligen. Der gleiche Vorgang läuft ab, wenn der Druckschalter D1 anspricht, d. h. an­ zeigt, daß Gefahr besteht, daß ein Schließen der Kugelhähne über den Antrieb 50 nicht mehr stattfinden kann. Ist zum Beispiel der Druck der Druckquelle 70 6 bar, spricht zum Beispiel der Druckschalter D1 an, wenn in der Leitung 78 nur ein Druck von 4 bar herrscht.

Falls ein Strom- und/oder ein Druckausfall vorkommt, was über die elektrische Versorgung bzw. den Druckschalter D1 festgestellt wird, arbeitet das System auf gleiche Weise wie bei der Abreißsicherung. Die Federvorspannungen in den Verstellantrieben 36, 50 sorgen dafür, daß die Kugelhähne geschlossen werden, und - anschließend, falls erforder­ lich, die Entriegelung der Kupplungshälften stattfinden kann.

Claims (7)

1. Vorrichtung zum gemeinsamen Schalten von zwei Armatu­ ren, insbesondere von als Absperrarmaturen ausgeführten Kupplungsteilen, deren Schaltwellen mit je einer Nockenscheibe verbunden sind zur sequentiellen Betäti­ gung der Schaltwellen von der Öffnungsstellung des je­ weiligen Absperrorgans in dessen Schließstellung und umgekehrt, dadurch gekennzeichnet, daß

• a) ein mit einer Handhabe oder einem Verstellantrieb (50) verbundener Betätigungshebel (24) um eine Achse (22) schwenkbar gelagert ist, die parallel und im festen Abstand zu den Achsen der Schaltwellen (10, 12) verläuft,
• b) am Betätigungshebel (24) im Abstand zur Schwenkachse ein Mitnehmer (26) vorgesehen ist und
• c) die Nockenscheiben (14, 16) Aufnahmeabschnitte (18, 20) für den Mitnehmer (24) aufweisen, derart, daß bei einer Verschwenkung des Betätigungshebels (24) um 45° die erste Nockenscheibe (14) um 90° verdreht wird und während einer zweiten Verschwenkung des Be­ tätigungshebels (24) um weitere 45° die zweite Nockenscheibe (16) ebenfalls um 90° verdreht wird.

2. Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Aufnahmeabschnitte (18, 20) der beiden Nocken­ scheiben (14, 16) als radiale nach außen offene, schlitzförmige Ausnehmungen ausgebildet sind, in die der als Zapfen ausgebildete Mitnehmer (26) des Be­ tätigungshebels (24) eingreift.

3. Vorrichtung nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekenn­ zeichnet, daß die Achse des Betätigungshebels (24) mit den Achsen der Schaltwellen (10, 12) ein rechtwinkliges gleichschenkliges Dreieck aufspannt, bei dem der rechte Winkel an der Achse liegt und die Verbindungslinie zwischen Achse und Mitnehmer (26) in der einen Endposi­ tion des Betätigungshebels (24) durch die Achse der ersten Schaltwelle (10) und in der anderen Endstellung durch die Achse der zweiten Schaltwelle (12) geht.

4. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß der zweiten Nockenscheibe (16) eine Drehbegrenzung (40) zugeordnet ist, welche eine Verdre­ hung über den Verdrehwinkel von 90° hinaus zwischen Offen- und Schließstellung verhindert.

5. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß

• - mit dem Betätigungshebel (24) ein erster Verstellan­ trieb (50) gekoppelt ist,
• - ein zweiter Verstellantrieb (36) eine an einer Kupp­ lungshälfte angebrachte Verbindungs- und Trennvor­ richtung betätigt, durch welche die Kupplungshälften in der Verbindungsstellung verriegelt werden,
• - einer Kupplungshälfte ein erster Schalter (E1) zuge­ ordnet ist, der anspricht, wenn die Kupplungshälften in Verbindungsstellung sind und den zweiten Verstell­ antrieb (36) betätigt,
• - dem zweiten Verstellantrieb (36) ein zweiter Schalter (E2) zugeordnet ist, der vom zweiten Verstellantrieb (36) betätigt wird, wenn er seine Verriegelungsposi­ tion erreicht hat und die Betätigung des ersten Ver­ stellantriebs (50) freigibt,
• - ein dritter Schalter (E3) vorgesehen ist, der den ersten Verstellantrieb (50) in der Öffnungsstellung der als Kugelhähne ausgebildeten Absperrarmaturen be­ tätigt und eine Betätigung des ersten Verstellan­ triebs (50) in die Schließstellung sperrt und
• - ein vierter Schalter (E4) vorgesehen ist, der betä­ tigt ist, wenn der erste Verstellantrieb (50) die Kugelhähne über die zugehörige Schaltwelle in Schließstellung gebracht hat und der die Betätigung des zweiten Verstellantriebs (36) freigibt.

6. Vorrichtung nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, daß der beweglichen Leitung eine einen Schalter (E5) enthaltende Zugsicherung (76) zugeordnet ist, die anspricht, wenn der Zug einer beweglichen Leitung einen vorgegebenen Wert übersteigt und die Zugsicherung (76) zunächst den ersten Verstellantrieb (50) und anschließend den zweiten Verstellantrieb (36) betätigt.

7. Vorrichtung nach Anspruch 5 oder 6, dadurch gekenn­ zeichnet, daß erster und zweiter Verstellantrieb (50, 36) pneumatisch oder hydraulisch arbeiten und der Ver­ sorgungsleitung (78) für die Antriebe (50, 36) eine Drucküberwachung (D1) zugeordnet ist, die anspricht, wenn der Druck einen vorgegebenen Wert unterschreitet, wodurch der erste und der zweite Verstellantrieb (50, 36) betätigt werden.