DE4425698A1

DE4425698A1 - Absperr- und/oder Stellorgan

Info

Publication number: DE4425698A1
Application number: DE19944425698
Authority: DE
Inventors: Harald Boeke
Original assignee: Buerkert Werke GmbH and Co KG
Current assignee: Buerkert Werke GmbH and Co KG
Priority date: 1994-07-20
Filing date: 1994-07-20
Publication date: 1996-01-25
Anticipated expiration: 2014-07-21
Also published as: DE4425698B4

Description

Die Erfindung betrifft ein Absperr- und/oder Stellorgan mit einem eine Eintritts- und wenigstens eine Austrittsöffnung für ein strömendes Medium aufweisenden Gehäuse, in dem ein über eine drehbare Welle betätigbarer, zwischen der Ein tritts- und der Austrittsöffnung wirkender Schließkörper an geordnet ist, einem an dem Gehäuse anbringbaren, eine An triebswelle aufweisenden Antriebsmodul und einem Stellungs melder- und/oder Steuermodul, der über den Antriebsmodul an dem Gehäuse anbringbar ist, wobei der Antriebsmodul unter Herstellung einer form- oder kraftschlüssigen Verbindung zwischen dessen Antriebswelle und der dem Schließkörper zugeordneten angetriebenen Welle an dem Gehäuse anbringbar ist.

Derartige Absperr- und/oder Stellorgane werden beispiels weise in Chemieanlagen zum Absperren, Öffnen oder stetigen Steuern von in Rohrleitungen geführten strömenden Medien eingesetzt. Dort sind sie in der Regel jeweils als Kugelhahn ausgebildet, der durch Verdrehen des kugelförmigen Schließ körpers über dessen Welle verstellt wird. Dies kann wahl weise insbesondere mittels eines Handhebels, eines elektro motorischen, eines hydraulischen oder eines pneumatischen Antriebsmoduls erfolgt. Über den Stellungsmeldermodul wird die jeweilige Schließkörperstellung erfaßt, womit beispiels weise eine Fernüberwachung der Kugelhahneinstellung möglich ist. Der Steuermodul kann zur Ansteuerung des Antriebsmoduls verwendet werden, wobei diese Ansteuerung inbesondere in Abhängigkeit von der festgestellten Iststellung des Schließ körpers im Vergleich zu einer Sollstellung erfolgen kann.

Bei den bekannten Ausführungen ist der Stellungsmelder und/oder Steuermodul stets über die Antriebswelle des An triebsmoduls und die dem Schließkörper zugeordnete angetrie bene Welle mit dem Schließkörper verbunden. Zwischen dem Stellungsmelder- und/oder Steuermodul und dem Schließkörper sind somit mehrere Wellenkupplungen vorgesehen, wodurch das Gesamtspiel der zwischen diesen Baugruppen gegebenen Verbin dung entsprechend erhöht wird. Die Folge ist eine relativ ungenaue Stellungsrückmeldung. Überdies kann auch der Steuer modul die Sollstellung nicht in jedem Fall mit der erforder lichen Genauigkeit einstellen. Bricht eine der Kupplungen zwischen dem Antriebsmodul und dem Schließkörper, was auf grund des zum Verstellen des Schließkörpers erforderlichen relativ hohen Drehmoments nicht ausgeschlossen ist, so kann eine solche Störung durch den Stellungsmeldermodul nicht er kannt werden, da über diesen Modul stets nur die jeweilige Stellung der Antriebswelle erfaßt wird.

Ziel der Erfindung ist es, ein Absperr- und/oder Stellorgan der eingangs genannten Art zu schaffen, bei der ungeachtet eines jeweiligen Spiels in den Kupplungen zwischen dem An triebsmodul und dem Schließkörper stets eine hohe Einstell genauigkeit gewährleistet und insbesondere auch im Falle eines Kupplungsbruches sichergestellt ist, daß eine solche Störung zuverlässig erfaßt wird.

Die Aufgabe wird nach der Erfindung dadurch gelöst, daß die angetriebene Welle und die Antriebswelle jeweils als Hohl welle ausgebildet sind und daß der Stellungsmelder- und/ oder Steuermodul über eine sich durch diese Hohlwellen er streckende Sensorwelle mit dem Schließkörper verbindbar ist.

Nachdem die jeweilige Stellung des Schließkörpers über eine gesonderte Sensorwelle erfaßt wird, hat das Spiel in den Kupplungen zwischen dem Antriebsmodul und dem Schließkörper keinen Einfluß mehr auf die Genauigkeit der Rückmeldung der Stellung dieses Schließkörpers. Selbst in dem Fall, daß eine der Kupplungen zwischen den Hohlwellen bricht, bleibt der Stellungsmelder- und/oder Steuermodul über die Sensorwelle mit dem Schließkörper verbunden, so daß auch weiterhin die jeweilige Stellung dieses Schließkörpers zuverlässig erfaßt wird.

Die Sensorwelle ist vorzugsweise als durchgehende Welle ausgebildet, so daß allenfalls ein eventuelles Spiel in der Kupplung zwischen der Sensorwelle und dem Schließkörper zu berücksichtigen ist. Dieses Spiel kann jedoch sehr klein gehalten werden, zumal die Sensorwelle keinen Antriebsmomen ten ausgesetzt ist. Im Ergebnis ist somit stets eine äußerst genaue Erfassung der jeweiligen Schließkörperstellung gewähr leistet.

Sofern zwischen die angetriebene Welle und die Antriebswelle eine Adapterwelle einzusetzen ist, ist auch diese Adapter welle als Hohlwelle ausgebildet.

Bei einer zweckmäßigen Ausführungsform ist zwischen das den Schließkörper enthaltende Gehäuse und den Stellungsmelder und/oder Steuermodul, vorzugsweise zwischen den Stellungs melder- und/oder Steuermodul und den Antriebsmodul, wenig stens ein Notbetätigungsmodul für eine insbesondere manuelle Notbetätigung einsetzbar. Dieser Notbetätigungsmodul ist wiederum mit einem die Sensorwelle umgebenden hohlen Wellen abschnitt versehen.

Der Notbetätigungsmodul kann so ausgebildet sein, daß er unter Herstellung einer form- oder kraftschlüssigen Verbin dung mit der Antriebswelle direkt an dem Antriebsmodul an bringbar ist. Vorteilhafterweise ist er gleichzeitig so aus gebildet, daß er unter Herstellung einer unmittelbaren form- oder kraftschlüssigen Verbindung mit der angetriebenen Welle oder einer damit verbundenen Adapterwelle auch direkt an dem den Schließkörper enthaltenden Gehäuse anbringbar ist. Dem nach kann in bestimmten Fällen beispielsweise auch der An triebsmodul weggelassen und statt dessen nur der Notbetäti gungsmodul beispielsweise als Handbetätigungsmodul verwendet werden.

Das den Schließkörper enthaltende Gehäuse, der Antriebsmodul und der Notbetätigungsmodul sind vorzugsweise durch koaxi ales, form- oder kraftschlüssiges Zusammenstecken ihrer Wel len bzw. Wellenabschnitte und gegebenenfalls der Adapterwel le miteinander verbindbar. Der Stellungsmelder- und/oder Steuermodul ist zweckmäßigerweise auf das vom Schließkörper abgewandte Ende der Sensorwelle aufsteckbar.

Weitere Merkmale und Vorteile der Erfindung ergeben sich aus der folgenden Beschreibung mehrerer Ausführungsformen und aus der Zeichnung, auf die Bezug genommen wird. In der Zeich nung zeigen:

Fig. 1 eine teilweise geschnittene schematische Darstellung eines Absperr- und/oder Stellorgans;

Fig. 2 eine vergrößerte Darstellung der Verbindung zwischen der Antriebswelle, der Sensorwelle und dem Schließ körper des in Fig. 1 gezeigten Absperr- und/oder Stellorgans;

Fig. 3 die in Fig 2 gezeigte Verbindung in einem dazu senk rechten Schnitt;

Fig. 4 eine Teilschnittdarstellung einer alternativen Aus führungsform der Verbindung zwischen der Antriebs welle, der Sensorwelle und dem Schließkörper; und

Fig. 5 die in Fig. 4 gezeigte Verbindung in einem dazu senkrechten Schnitt.

Nach Fig. 1 enthält ein als Kugelhahn ausgebildetes Absperr und/oder Stellorgan 10 ein eine Eintritts- und eine Aus trittsöffnung 18 bzw. 20 für ein strömendes Medium aufwei sendes Gehäuse 12, in dem ein kugelförmiger, mit einer Durchgangsbohrung 44 versehener Schließkörper 14 mit zuge ordneten Kugeldichtungen 66 angeordnet ist. Dieser Schließ körper 14 ist über eine sich senkrecht zu einer Durchgangs bohrung 52 des Gehäuses 12 erstreckende drehbare Welle 16 betätigbar.

In der in Fig. 1 dargestellten Stellung des Schließkörpers 14 ist dessen Durchgangsbohrung 44 mit der Durchgangsbohrung 52 des Gehäuses 12 ausgerichtet, so daß das betreffende Medium von der Eingangsöffnung 18 über die Durchgangsbohrung 52 ungehindert zur Austrittsöffnung 20 fließen kann. Wird der Schließkörper 14 demgegenüber um 90° gedreht, so wird die Durchgangsbohrung 52 abgesperrt. Nimmt der Schließkörper 14 eine Zwischenstellung ein, so wird die Fluidströmung mehr oder weniger gedrosselt.

Das Absperr- und/oder Stellorgan 10 enthält ferner einen eine Antriebswelle 28 aufweisenden, auf die weiter unten beschriebene Weise an dem Gehäuse 12 anbringbaren Antriebs modul 22 und einen Stellungsmelder- und/oder Steuermodul 24, 24′, der über den Antriebsmodul 22 an dem Gehäuse 12 an bringbar ist.

Die dem Schließkörper 14 zugeordnete angetriebene Welle 16 und die Antriebswelle 28 sind jeweils als Hohlwelle ausge bildet, durch die sich eine durchgehende Sensorwelle 32 er streckt, über die der Stellungsmelder- und/oder Steuermodul 24, 24′ mit dem Schließkörper 14 verbunden ist.

Zwischen der angetriebenen Welle 16 und der Antriebswelle 28 ist ferner eine Adapterwelle 30 eingesetzt, die ebenfalls als Hohlwelle ausgebildet ist, durch die sich die Sensor welle 32 erstreckt.

Das Absperr- und/oder Stellorgan 10 enthält ferner einen Not betätigungsmodul 26 für eine manuelle Notbetätigung. Dieser Notbetätigungsmodul 26 ist zwischen den Stellungsmelder und/oder Steuermodul 24, 24′ und den Antriebsmodul 22 einge setzt. Er besitzt wiederum einen die Sensorwelle 32 umgeben den hohlen Wellenabschnitt 34.

Das den Schließkörper 14 enthaltende Gehäuse 12, der An triebsmodul 22 und der Notbetätigungsmodul 26 sind durch koaxiales, form- und kraftschlüssiges Zusammenstecken ihrer Wellen 16, 28 bzw. Wellenabschnitte 34 und der Adapterwelle 30 miteinander verbindbar. Der Stellungsmelder- und/oder Steuermodul 24, 24′ ist auf das vom Schließkörper 14 abge wandte Ende der Sensorwelle 32 so aufgesteckt, daß gleich zeitig ein in dem Stellungsmelder- und/oder Steuermodul 24, 24′ enthaltener Nocken 60 drehschlüssig mit der Sensorwelle 32 verbunden wird und damit durch diese gedreht werden kann. Über diesen Nocken 60 werden Endlagenschalter 54 betätigt, von denen nur einer dargestellt ist. Ein entsprechendes Stellungssignal beispielsweise für eine Fernüberwachung oder ein entsprechendes Steuersignal insbesondere zur Ansteuerung des Steuermoduls 22 kann dann über den Anschluß 62 des Stel lungsmelder- bzw. Steuermoduls 24, 24′ abgegriffen werden.

Die angetriebene Welle 16 ist über eine formschlüssige Kupp lung 56 unmittelbar mit dem Schließkörper 14 verbunden. Bei der dargestellten Ausführungsform (vgl. Fig. 1 bis 3) ist die angetriebene Welle 16 hierzu am betreffenden Ende mit einem Zweiflach-Anschlußstück 36 in eine entsprechende Auf nahme 38 des Schließkörpers 14 eingesteckt. Wie in Fig. 3 angedeutet, kann statt eines Zweiflach-Anschlußstücks bei spielsweise auch ein Vierkant-Anschlußstück vorgesehen sein.

Auch die Sensorwelle 32 kann über eine solche formschlüssige Kupplung 40 direkt mit dem Schließkörper 14 verbunden sein (vgl. Fig. 2 und 3). Zur Bildung dieser formschlüssigen Kupplung 40 ist gemäß den Fig. 2 und 3 am betreffenden Ende der Sensorwelle 32 wiederum ein Zweiflach-Anschlußstück 48 vorgesehen, mit dem die Sensorwelle 32 in eine entsprechende Aufnahme 50 des Schließkörpers 14 eingesteckt ist. Wie in Fig. 3 angedeutet, kann statt des Zweiflach-Anschlußstücks beispielsweise auch wiederum ein Vierkant-Anschlußstück vor gesehen sein.

Die Sensorwelle 32 kann alternativ oder zusätzlich über eine formschlüssige Kupplung 42 auch direkt mit der dem Schließ körper 14 zugeordneten angetriebenen Welle 16 verbunden sein, wie dies in den Fig. 4 und 5 dargestellt ist. Bei dieser Ausführungsform ist diese formschlüssige Kupplung 42 durch ein am betreffenden Ende der Sensorwelle 32 ausgebildetes Zweiflach-Anschlußstück und eine entsprechende, am benach barten Ende der angetriebenen Welle 16 vorgesehene Aufnahme gebildet. Wie in Fig. 5 angedeutet, kann jedoch auch hier anstelle des Zweiflach-Anschlußstücks beispielsweise wie derum ein Vierkant-Anschlußstück vorgesehen sein.

Alternativ oder zusätzlich ist es auch möglich, die Sensor welle 32 an ihrem schließkopfseitigen Ende mit dem benach barten Ende der angetriebenen Welle 16 und/oder dem Schließ körper 14 zu verschweißen. Eine solche Variante ist in Fig. 1 dargestellt.

Zwei formschlüssige Kupplungen 58 zwischen der Adapterwelle 30 und der Antriebswelle 28 einerseits und der Adapterwelle 30 und der angetriebenen Welle 16 andererseits sind jeweils durch ein Vierkant-Anschlußstück und eine entsprechende Aufnahme verwirklicht (vgl. Fig. 1). Wird der Antriebsmodul 22 durch Aufstecken auf die Adapterwelle 30 über diese und die Antriebswelle 16 an dem Gehäuse 12 angebracht, so wird damit gleichzeitig auch eine form- und kraftschlüssige Ver bindung zwischen dessen Antriebswelle 28 und dem Schließkör per 14 hergestellt.

Nach Fig. 1 ist der Notbetätigungsmodul 26 über eine form schlüssige Verbindung 64 unmittelbar auf das obere, vom An triebsmodul 22 vorstehende Ende der Antriebswelle 28 auf steckbar. Diese formschlüssige Verbindung 64 ist durch ein am Ende der Antriebswelle 22 gebildetes Vierkant-Anschluß stück und eine entsprechende Aufnahme im Wellenabschnitt 34 des Notbetätigungsmoduls 26 gebildet. Am oberen Ende ist der Wellenabschnitt 34 zweckmäßigerweise bis auf eine Durch gangsöffnung für einen auf die Steuerwelle 32 aufsteckbaren, den Nocken 60 tragenden Rohrstutzen 68 verschlossen.

Der Notbetätigungsmodul 26 ist gleichzeitig so ausgebildet, daß er anstelle des Steuermoduls 22 unter Herstellung einer form- oder kraftschlüssigen Verbindung auch unmittelbar auf die Adapterwelle 30 aufgesteckt werden kann. Damit kann der Kugelhahn erforderlichenfalls auch ohne die Antriebsvorrich tung insbesondere manuell betätigt werden.

Der Antriebsmodul 22 kann insbesondere durch einen elektro motorischen, hydraulischen oder pneumatischen Schwenkantrieb gebildet sein. Grundsätzlich ist es jedoch auch möglich, an stelle dieses Antriebs einen Handantriebsmodul zu verwenden.

Eine Überdruckbelüftung mittels Spülluft ähnlich einer Federraumbelüftung von Antrieben ist insbesondere über das Gehäuse des Stellungsmelder- und/oder Steuermoduls möglich.

Beim beschriebenen Absperr- und/oder Stellorgan wird die jeweilige Stellung des Schließkörpers somit über eine von der Antriebswelle unabhängige Sensorwelle erfaßt, so daß sich irgendein Spiel im Antriebsstrang in keiner Weise negativ auf die Genauigkeit der Stellungserfassung auswirken kann. Selbst bei einem Bruch der zwischen der Antriebswelle und dem Schließkörper vorgesehenen Kupplungen ist diese Stellung des Schließkörpers noch feststellbar.

Claims

1. Absperr- und/oder Stellorgan (10) mit einem eine Ein tritts- und wenigstens eine Austrittsöffnung (18 bzw. 20) für ein strömendes Medium aufweisenden Gehäuse (12), in dem ein über eine drehbare Welle (16) betätigbarer, zwischen der Eintritts- und der Austrittsöffnung (18 bzw. 20) wirkender Schließkörper (14) angeordnet ist, einem an dem Gehäuse (12) anbringbaren, eine Antriebswelle (28) aufweisenden An triebsmodul (22) und einem Stellungsmelder- und/oder Steuer modul (24, 24′), der über den Antriebsmodul (22) an dem Gehäuse (12) anbringbar ist, wobei der Antriebsmodul (22) unter Herstellung einer form- oder kraftschlüssigen Verbin dung zwischen dessen Antriebswelle (28) und der dem Schließ körper (14) zugeordneten angetriebenen Welle (16) an dem Gehäuse (12) anbringbar ist, dadurch gekennzeichnet, daß die angetriebene Welle (16) und die Antriebswelle (28) jeweils als Hohlwelle ausgebildet sind und daß der Stellungsmelder und/oder Steuermodul (24, 24′) über eine sich durch diese Hohlwellen (16, 28) erstreckende Sensorwelle (32) mit dem Schließkörper (14) verbindbar ist.

2. Absperr- und/oder Stellorgan (10) nach Anspruch 1, da durch gekennzeichnet, daß die Sensorwelle (32) als durch gehende Welle ausgebildet ist.

3. Absperr- und/oder Stellorgan (10) nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß zwischen die angetriebene Welle (16) und die Antriebswelle (28) eine ebenfalls als Hohlwelle ausgebildete Adapterwelle (30) einsetzbar ist.

4. Absperr- und/oder Stellorgan (10) nach einem der vorher gehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß zwischen das den Schließkörper (14) enthaltende Gehäuse (12) und den Stellungsmelder- und/oder Steuermodul (24, 24′) wenigstens ein Notbetätigungsmodul (26) für eine insbesondere manuelle Notbetätigung einsetztbar ist, der mit einem die Sensorwelle (32) umgebenden hohlen Wellenabschnitt (34) versehen ist.

5. Absperr- und/oder Stellorgan (10) nach Anspruch 4, da durch gekennzeichnet, daß der Notbetätigungsmodul (26) zwischen den Stellungsmelder- und/oder Steuermodul (24, 24′) und den Antriebsmodulmodul (22) einsetzbar ist.

6. Absperr- und/oder Stellorgan (10) nach Anspruch 5, da durch gekennzeichnet, daß der Notbetätigungsmodul (26) unter Herstellung einer form- oder kraftschlüssigen Verbindung mit der Antriebswelle (28) direkt an dem Antriebsmodul (22) an bringbar ist.

7. Absperr- und/oder Stellorgan (10) nach einem der Ansprü che 4 bis 6, dadurch gekennzeichnet, daß der Notbetäti gungsmodul (26) gleichzeitig so ausgebildet ist, daß er un ter Herstellung einer unmittelbaren form- oder kraftschlüs sigen Verbindung mit der angetriebenen Welle (16) oder einer damit verbundenen Adapterwelle (30) direkt an dem den Schließkörper (14) enthaltenden Gehäuse (12) anbringbar ist.

8. Absperr- und/oder Stellorgan (10) nach einem der vorher gehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß das den Schließkörper (14) enthaltende Gehäuse (12), der Antriebsmo dul (22) und der Notbetätigungsmodul (26) durch koaxiales, form- oder kraftschlüssiges Zusammenstecken ihrer Wellen (16, 28) bzw. Wellenabschnitte (34) und gegebenenfalls der Adapterwelle (30) miteinander verbindbar sind.

9. Absperr- und/oder Stellorgan (10) nach einem der vorher gehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß der Stel lungsmelder- und/oder Steuermodul (24, 24′) auf das vom Schließkörper (14) abgewandte Ende der Sensorwelle (32) auf steckbar ist.

10. Absperr- und/oder Stellorgan (10) nach einem der vorher gehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die ange triebene Welle (16) formschlüssig unmittelbar mit dem Schließkörper (14) verbunden ist.

11. Absperr- und/oder Stellorgan (10) nach Anspruch 10, da durch gekennzeichnet, daß die angetriebene Welle (16) am betreffenden Ende mit einem Zweiflach- oder Vierkant-An schlußstück (36) in eine entsprechende Aufnahme (38) des Schließkörpers (14) eingesteckt ist.

12. Absperr- und/oder Stellorgan (10) nach einem der vorher gehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die Sen sorwelle (32) über eine formschlüssige Kupplung (40) direkt mit dem Schließkörper (14) verbunden ist.

13. Absperr- und/oder Stellorgan (10) nach Anspruch 12, da durch gekennzeichnet, daß die formschlüssige Kupplung (40) durch ein am betreffenden Ende der Sensorwelle (32) ausge bildetes Zweiflach- oder Vierkant-Anschlußstück (48) und eine entsprechende Aufnahme (50) des Schließkörpers (14) ge bildet ist.

14. Absperr- und/oder Stellorgan (10) nach einem der Ansprü che, dadurch gekennzeichnet, daß die Sensorwelle (32) über eine formschlüssige Kupplung (42) mit der dem Schließkörper (14) zugeordneten angetriebenen Welle (16) verbunden ist.

15. Absperr- und/oder Stellorgan (10) nach Anspruch 14, da durch gekennzeichnet, daß die formschlüssige Kupplung (42) durch ein am betreffenden Ende der Sensorwelle (32) ausge bildetes Zweiflach- oder Vierkant-Anschlußstück und eine entsprechende, am benachbarten Ende der angetriebenen Welle (16) vorgesehene Aufnahme gebildet ist.

16. Absperr- und/oder Stellorgan (10) nach einem der vorher gehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die Sen sorwelle (32) an ihrem schließkörperseitigen Ende mit dem benachbarten Ende der angetriebene Welle (16) und/oder dem Schließkörper (14) verschweißt ist.

17. Absperr- und/oder Stellorgan (10) nach einem der vorher gehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß der An triebsmodul (22) durch einen elektromotorischen, hydrau lischen oder pneumatischen Schwenkantrieb gebildet ist.

18. Absperr- und/oder Stellorgan (10) nach einem der vorher gehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß der An triebsmodul (22) in Abhängigkeit von einem vom Stellungsmel dermodul (24) gelieferten Stellungssignal bzw. vom Steuermo dul (24′) ansteuerbar ist.

19. Absperr- und/oder Stellorgan (10) nach einem der vorher gehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß es als Drehschieber und insbesondere als Kugelhahn mit einem kugel förmigen, eine Durchgangsbohrung (44) aufweisenden Schließ körper (14) ausgebildet ist.

20. Absperr- und/oder Stellorgan (10) nach einem der vorher gehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die Ver bindungsstellen zwischen den Hohlleitern bzw. Hohlleiterab schnitten (16, 28, 30, 34) durch O-Ringe oder dergleichen nach außen abgedichtet sind.