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Antriebsvorrichtung, insbesondere für Absperrschieber
Die Erfindung bezieht sich auf eine insbesondere für Absperrschieber bestimmte Antriebsvorrichtung mit einer verdrehbaren Mutter, die auf einer nicht verdrehbaren, jedoch entsprechend der Verdrehung der
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Schraubenspindelringförmigen, mit einem Triebling in Eingritt stehenden Getriebeteiles erfolgt, in bezug auf welchen die
Mutter axial beweglich ist.
Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, Vorrichtungen der genannten Art so auszugestalten, dass der anzutreibende Teil, beispielsweise der Absperrschieber, auch dann in Bewegung versetzbar ist. wenn die hiezu erforderliche Kraft wesentlich grösser ist als jene Kraft, die nach erfolgter Überwindung des der
Bewegung anfänglich entgegengesetzten Widerstandes für das Weiterbewegen des betreffenden Teiles aus- reicht. Die erfindungsgemässe Antriebsvorrichtung soll somit insbesondere zum Freimachen eines mit sei- nem Sitz verklemmten oder sonstwie verhafteten Absperrschiebers für dessen Öffnungsbewegung geeignet sein.
Erfindungsgemäss wird dies dadurch erreicht, dass eine hydraulische Pumpkupplung vorgesehen ist, über welche der Triebling dann betätigbar ist, wenn das zur Verdrehung der Mutter erforderliche Dreh- moment genügend klein ist, wobei mindestens eine hydraulisch betätigbare und einer der axialen End- flächen der Mutter gegenüberliegende Einrichtung vorgesehen ist, welcher mittels der Pumpkupplung über ein druckgesteuertes Ventil Druckflüssigkeit dann zuführbar ist, wenn das zur Verdrehung der Mutter in einer Richtung erforderliche Drehmoment ein vorbestimmtes Mass überschreitet, und wobei die hydrau- lisch betätigbare Einrichtung einen vorzugsweise als Ringkolben ausgebildeten beweglichen Teil aufweist,
mittels welchem der Druck der dieser Einrichtung von der Pumpkupplung zugeführten Flüssigkeit zur axia- len Beaufschlagung der Mutter und hiedurch bewirkten axialen Verstellung der Schraubenspindel in einer
Richtung ausnützbar ist.
In weiterer Ausbildung des Erfindungsgegenstandes kann eine zweite hydraulisch betätigbare Einrich- tung vorgesehen sein, die der andern axialen Endfläche der Mutter gegenüberliegt und der mittels der
Pumpkupplung über ein zweites druckgesteuertes Ventil Druckflüssigkeit dann zuführbar ist, wenn das zur im entgegengesetzten Sinn erfolgenden Verdrehung der Mutter erforderliche Drehmoment ein vorbestimm- tes Mass überschreitet, wobei die zweite hydraulisch betätigbare Einrichtung einen vorzugsweise als Ringkolben ausgebildeten beweglichen Teil aufweist, mittels welchem der Druck der dieser zweiten Enrichtung von der Pumpkupplung zugeführten Flüssigkeit zur axialen Beaufschlagung der Mutter und hiedurch bewirkten axialen Verstellung der Schraubenspindel in entgegengesetzter Richtung ausnützbar ist.
Ein durch eine solche Antriebsvorrichtung betätigbarer Schieber ist somit am Ende seine : Schliessbewegung mit einer Kraft an seinen Sitz anpressbar, die grösser ist als die für das blosse Heranbewegen desselben an seinen Sitz hinreichende Kraft. Das Loslösen des solcherart gegen seinen Sitz gepressten Schiebers kann dann wieder mittels der der erstgenannten Endfläche der Mutter gegenüberliegenden hydraulisch betätigbaren Einrichtung bewerkstelligt werden.
Zweckmässigerweise können hiebei ein bzw. zwei, mit dem druckgesteuerten Ventil bzw. Ventilen in Wirkverbindung stehende Rückführventile vorgesehen sein, mittels welchen die denselben zugeordneten hydraulisch betätigbaren Einrichtungen wiederholt betätigbar sind, wenn dies für die Verringerung des für die Verdrehung der Mutter im einen oder andern Sinn benötigten Drehmoments erforderlich ist.
Die Erfindung soll nun an einem Ausführungsbeispiel beschrieben werden, u. zw. an Hand der Zeichnung, in welcher Fig. 1 in Seitenansicht ein Schieberventil zeigt, welches mit einer erfindungsgemässen Antriebsvorrichtung ausgestattet ist. Fig. 2 ist ein Teilschnitt in grösserem Massstab, welcher die Antriebs-
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welche zur Zusammenwirkung mit der in Fig. 2 gezeigten Vorrichtung bestimmt ist.
Mit Bezugnahme zunächst auf Fig. 1 ist ein Schieberventil, welches eine Antriebsvorrichtung gemäss der Erfindung enthält, allgemein mit 10 bezeichnet. Das Ventil besitzt Flansche 11, mittels welchen es iin eine Rohrleitung eingebaut werden kann, und einen Schieber (nicht gezeigt), der mit einer Schrauben- spindel 12 in Verbindung steht. Die Antriebsvorrichtung, allgemein mit 13 bezeichnet, ist zur Bewegung der Spindel (und des angeschlossenen Schiebers) aufwärts und abwärts vorgesehen.
Bezugnehmend nun auf Fig. 2 (welche die Vorrichtung 13 in vergrössertem Detail zeigt) steht die
Schraubenspindel 12 in Schraubverbindung mit einer Mutter 14, und auf dieser Mutter 14 ist ein ringför- miges Schneckenrad 15 angeordnet. Die Mutter und das Schneckenrad stehen mittels Verzahnung 16 oder eines Keils in Wirkverbindung, so dass die Mutter axial relativ zum Schneckenrad beweglich, jedoch an einer Verdrehung gegenüber dem Schneckenrad gehindert ist. Mutter und Schneckenrad sind von einem
Gehäuse 17 umgeben.
In Antriebsverbindung mit dem Schneckenrad steht eine Schnecke 18, welche an der angetriebenen
Ausgangswelle 19 einer hydraulischen Pumpkupplung befestigt ist, die ihrerseits allgemein mit 20 be- zeichnet ist. Diese hydraulische Pumpkupplung besitzt eine Eingangswelle 21, welche von einem Elek- tromotor oder mittels Handrad oder durch andere Mittel angetrieben werden kann, u. zw. ist die Anord- nung so getroffen, dass die von der Pumpkupplung gelieferte Flüssigkeit eine Rotation der Ausgangswelle
19 bewirken kann, soferne der Verdrehungswiderstand der Mutter 14 genügend niedrig ist. Auf diese Wei- se wird bei maximalem Ausgangsdruck und bei Förderung von Null Flüssigkeit, eine mechanische Dreh- kraft auf die Ausgangswelle ausgeübt, oder, alternativ, wenn der Förderdruck und die mechanische Dreh- kraft Null sind, so ist das Fördervolumen ein Maximum.
Andernfalls kann die Pumpkupplung zwischen diesen beiden Extremen arbeiten, so dass sie eine bestimmte Menge Druckflüssigkeit zugleich mit einer bestimmten auf die Ausgangswelle ausgeübten mechanischen Drehkraft liefert.
Die Vorrichtung ist weiterhin mit einem Paar hydraulisch betätigter Elemente in Form eines Paares ringförmiger Kolben 22 ausgestattet. von welchen je einer an den axialen Enden der Mutter 14 angeord- net ist. Jeder der erwähnten ringförmigen Kolben 22 ist in einer Kammer 23 angeordnet, welche zur Auf- nahme eines Quantums Druckflüssigkeit von der früher erwähnten hydraulischen Pumpe her bestimmt ist.
In Verbindung mit jedem der genannten ringförmigen Kolben steht ein ein Paar Ventile enthalten- der Ventilblock. Eines dieser Ventile (der Einfachheit halber als Steuerventil24 bezeichnet) steht mit der hydraulischen Pumpe durch eine Leitung 25 in Verbindung, ferner mit der angrenzenden, einen der ring- förmigen Kolben enthaltenden Kammer durch einen Durchlass 26 und ferner mit einem Flüssigkeitsvor- ratsbehälter durch eine Leitung 27.
Das genannte Steuerventil 24 ist durch eine Feder 28 beaufschlagt, so dass in einer Ausgangsstellung die genannte Kammer 23 durch das Ventil 24 mit dem Vorratsbehälter (nicht dargestellt) verbunden ist, wodurch sichergestellt ist, dass keinerlei Kraft durch den Kolben 22 in der Kammer ausgeübt wird, Ein Ansteigen des hydraulischen Druckes (hervorgerufen durch Umstände, welche später erläutert werden) hat die Wirkung, dass eines der Steuerventile 24 betätigt wird, so dass die zugeordnete Kammer 23 mit Hochdruckflüssigkeit beaufschlagt wird, wobei sich der Kolben 22 darin be- wegt, und eine axiale Kraft auf die Endfläche der Mutter 14 ausgeübt'wird.
Das andere der zwei Ventile in jedem Ventilblock wird im Interesse der Einfachheit der Beschreibung als Rückführventil 29 bezeichnet und ist von einer Feder 30 beaufschlagt, so dass ein Ende des Ventils sich gegen die Fläche des zugeordneten Ringkolbens 22 abstützt, u. zw. in einiger Entfernung von der Mutter, so dass bei Verschiebung des Kolbens 22 das Rückführventil 29 in gleicher Weise verschoben wird. Jedes der Rückführventil 29 wirkt mit dem zugeordneten Steuerventil 24 zusammen, so dass bei einer vorbestimmten Stellung des vorer- wähnten Rückführventil Hochdruckflüssigkeit über die Einschnürung 9 und den Durchlass 31 auf das Steuerventil 24 gelangt und seine Rückführung in die Ausgangsstellung bewirkt.
Im Betrieb ist die Wirkung der Druckflüssigkeit von der Pumpkupplung her bestrebt, die Schnecke und mit ihr das Schneckenrad15 und die Mutter 14 zu drehen und damit eine axiale Verschiebung der Spindel 12 herbeizuführen. Wenn der Schieber, der an der Spindel befestigt oder angeschlossen ist, frei bewegt werden kann, dann kann auch die Mutter vom Schneckenrad frei gedreht werden und der Schieber wird verschoben. Wenn jedoch der Schieber der Bewegung einen Widerstand entgegensetzt, so wird der von der Pumpe aufgebrachte hydraulische Druck anwachsen, und dies bewirkt, dass eines der zwei Steuerventile 24 (die Flüssigkeit wird durch die Leitung 25 zugeführt) in Tätigkeit tritt, so dass Hochdruckflüssigkeit einer der zwei Kammern 23 zugeführt wird, um eine Verschiebung des zugeordneten Ringkolbens 22 zu bewirken.
Dieser Ringkolben 22 übt eine axiale Kraft auf ein Ende der Mutter 14 aus, so dass Mutter und Schraubenspindel mitsammen in axialer Richtung verschoben werden, ohne relativ zueinander eine Dreh-
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hung auszuführen. Wenn der Schieber nun genügend freigekommen ist, wird das Schneckenrad durch die
Schnecke gedreht, um eine Verdrehung der Mutter und eine dieser Verdrehung entsprechende axiale Ver- schiebung der Schraubenspindel herbeizuführen.
Gleichzeitig fällt der Druck auf das Steuerventil 24, das dadurch wieder seine Ausgangsstellung einnimmt, in welcher die zugeordnete Kammer 23 mit dem Flüs- sigkeitsvorratsbehälter verbunden ist, so dass der Ringkolben 22 durch die Mutter 14 in seine Ausgangslage zurückgeführt werden kann, die er vor der durch die Mutter bewirkten Verschiebung der Schraubenspindel
12 eingenommen hat.
Falls anderseits die erste Bewegung des Ringkolbens 22 ungenügend ist, um den Schieber in einem
Masse frei zu bekommen, dass die Mutter 14 bewegt werden kann, so wird das früher erwähnte Rückführ- ventil 29 der Bewegung des Kolbens 22 folgen und am Ende des Hubes des Kolbens Hochdruckflüssigkeit jenem Ende des Steuerventils 24 zuführen, dessen Beaufschlagung eine Rückführung dieses Steuerventils in sein Ausgangsstellung bewirkt. Dadurch wird eine Verbindung der Kammer 23 mit dem Flüssigkeit- vorratsbehälter hergestellt, so dass die Mutter 14 nunmehr axial entlang der Spindel bewegt werden kann, wodurch der Ringkolben 22 in seine Ausgangsstellung zurückgeführt wird.
Es wiederholt sich dann die Auf- einanderfolge der Vorgänge : der Aufbau von hydraulischem Druck, die dadurch bewirkte Betätigung des
Steuerventils 24, und ein weiterer Hub des Ringkolbens "2, so dass Mutter und Schraubenspindel erneut zusammen verschoben werden. Diese Arbeitsweise wiederholt sich so lange, bis der Schieber für eine Ro- tation der Mutter genügend freikommt oder bis der Schieber eine seiner Endstellungen erreicht hat.
Die im vorstehenden beschriebene Wirkungsweise ist der Bewegung der Schraubenspindel in der einen
Axialrichtung zugeordnet. Die Bewegung in der entgegengesetzten Richtung wird erhalten durch Umkehren des Drehsinnes der Rotation der hydraulischen Pumpe 20, wobei die Anordnung so getroffen ist, dass, wenn die Mutter sich nicht dreht, Hochdruckflüssigkeit dem andern Ventilblock zugeleitet wird.
In der dargestellten Konstruktion ist die hydraulische Pumpkupplung 20 mit einem Ventilelement 32 verbunden, welches ein federbelastetes Ventil 33 enthält, das seinerseits eine Leitung 34 (welche zum
Vorratsbehälter führt) mit der Saugseite der Pumpe verbindet, deren Förderdruck einem der beiden vorher beschriebenen Ventilblöcke zugeführt wird, im Falle die Drehkraft, welche zur Drehung der Mutter erfor- derlich ist, eine vorbestimmte Grösse überschreitet. Ferner sind Sicherheitseinrichtungen in Form von druckbeaufschlagten Sicherheitsschaltern 35, wie ersichtlich, vorgesehen, so dass bei übermässigem Ansteigen des Druckes (wie z. B., wenn der Schieber eine Endstellung erreicht) einer dieser Ausschalter in Tätigkeit tritt, um die Pumpe abzuschalten.
An Stelle eines Schneckentriebes, wie er oben beschrieben wurde, kann auch eine Verzahnung an der treibenden Welle der Pumpe angebracht sein, welche mit einem ringförmigen Stirnzahnrad kämmt, das axial verschieblich auf der Mutter angebracht ist.
Die Antriebsvorrichtung, wie sie im vorstehenden beschrieben wurde, ist zur Betätigung eines Schieberventils bestimmt und in dieser Anwendung ist schätzenswert, dass die anfangs zur Bewegung des Schiebers erforderliche Kraft wesentlich grösser sein kann als die, welche erforderlich ist, wenn der Schieber einmal frei ist bzw. sich einmal in Bewegung gesetzt hat. Die erfindungsgemässe Vorrichtung ermög- licht, eine solche grosse Kraft am Beginn der Schieberbewegung aufzuwenden, während die weitere Bewegung durch den Schneckentrieb, oder einen anderen Getriebeantrieb, wie oben beschrieben fortgesetzt werden kann.
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