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Betätigungsvorrichtung für Absperrorgane
Die Erfindung betrifft eine Betätigungsvorrichtung für Absperrorgane wie Hahnküken, Schieber od. dgl., die motorisch oder von Hand betätigbar ist und mit einer zur Schmierung des Absperrorgans vorgesehe- nen Schmiervorrichtung, welche durch einen durch das Gegendrehmoment des Absperrorgans relativ be- wegbaren Betätigungsteil in Betrieb setzbar ist, zusammenwirkt.
Absperrorgane dieser An, die insbesondere auch durch Fernsteuerung betätigbar sind, bleiben oft lange Zeit hindurch ohne jede Wartung, weil sie schwer zugänglich oder an entfernten Stellen angeord- net sind. Daher treten häufig Störungen infolge des Fehlens einer regelmässigen Schmierung auf. Die Er- findung bezweckt daher einmal eine Vorrichtung zu schaffen, mit der im Bedarfsfall dem Absperrorgan automatisch eine kleine Schmiermittelmenge zugeführt wird.
Eine Schmierung ist insbesondere zur Einleitung der Betätigung eines streng sitzenden Absperrorgans notwendig, wobei es aber bei einer automatischen Zuführung von Schmiermittel bei jeder Betätigung des Absperrorgansleicht zu einer Überschmierung führen kann. Die Erfindung bezweckt daher weiters, dem
Absperrorgan Schmiermittel in einer von dem strengen Sitz des Absperrorgans abhängigen Menge, u. zw. unmittelbar vor der Betätigung des Absperrorgans zuzuführen.
Das Schmiermittel kann im allgemeinen allen relativbeweglichen Teilen des Absperrorgans oder seiner Betätigungsvorrichtung zugeführt werden, an denen ein Bewegungswiderstand auftritt, wobei dieser Widerstand gewöhnlich zwischen dem Absperrorgan und seinem Sitz am grössten ist. Derartige Absperrorgane sind üblicherweise mit Stellungsbegrenzungsschaltern versehen, die beispielsweise einen für die Betätigung des Absperrorgans vorgesehenen umsteuerbaren Elektromotor am Ende einer Schliess- oder Offenbewegung des Absperrorgans abschalten.
Es ist auch eine mit einer Schmiervorrichtung gekuppelte Betätigungsvorrichtung für Absperrorgane bekannt, wobei eine durch das Gegendrehmoment des Absperrorgans axial verschiebbare Schneckenwelle den Kolben einer Schmiervorrichtung betätigt. Die Betätigung des Absperrorgans erfolgt entweder durch ein Handrad oder mittels eines Elektromotors, der über ein Kegelradgetriebe mit der Schneckenwelle 12 verbunden ist. Die Bewegung der Schneckenwelle in axialer Richtung wird hiebei durch Anschläge begrenzt.
Mit dieser Vorrichtung kann jedoch bei einem festgefressenen Absperrorgan lediglich ein Schmiermittelschuss abgegeben werden, da die Schneckenwelle nach dem einen Schuss bereits an einem der Anschläge anliegt, wobei anderseits bei jedem Öffnungs- bzw. Schliessvorgang ein Schmiermittelschuss abgegeben wird, das aber wieder zu der bereits erwahnten Uberschmierung tuhren kann.
Da nun der Widerstand bzw. das Gegendrehmoment solcher Absperrorgane auch allgemein von der Grösse derselben als auch von dem durchfliessenden Medium abhängt, stehen die vorher angeführten Nachteile einer sicheren, einfachen und jeder Absperrorgangrösse gerechtwerdenden Regelung entgegen.
Die Erfindung zielt nun darauf ab, eine mit einer Schmiervorrichtung zusammenwirkende Betätigungsvorrichtung für Absperrorgane der eingangs geschilderten Art, wobei als durch das Gegendrehmoment des Absperrorgans relativ bewegbarer und die Schmiervorrichtung in Betrieb setzbarer Betätigungsteil eine axial bewegliche, mit einer Schnecke, die mit einem das Absperrorgan betätigenden Schneckenrad in Eingriff steht, versehenen Antriebswelle dient, zu schaffen, die die angeführten Nachteile beseitigt und ausserdem in ihrem Aufbau äusserst eintach und betriebssicher und tur Absperrorgane verschiedenster Art und
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Grösse anwendbar ist.
Dies wird dadurch erreicht, dass die, durch ihre axiale Bewegung die Schmiervorrichtung in Tätigkeit setzende Antriebswelle unter Federbelastung steht und mit auf ihre axiale Bewegung
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welle in die jeweilige Ursprungsstellung die Vorrichtung immer betriebsbereit ist und bei jeder Stellung der Absperrorgane, bei Betätigung derselben, eine sofortige eventuell notwendige Schmierung herbeige- führt werden kann, wobei so viele Schmierschüsse abgegeben werden können, als nötig sind, um das fest- gefressene Absperrorgan zu lösen, und wobei anderseits durch die Anordnung der Drehmomentbegrenzungs- schalter erst die optimale Dosierung bzw. Zuführung des Schmiermittels entsprechend dem jeweiligen
Gegendrehmoment des Absperrorgans ermöglicht wird.
Zweckmässigerweise ist hiebei für jede axiale Be- wegungsrichtung der Antriebswelle ein Drehmomentbegrenzungsschalter angeordnet, der auf den jeweili- gen Antrieb bei Entwicklung eines vorherbestimmbaren Drehmomentes abgestellt wird, das beispielswei- se auf das Schliessen des Absperrorgans in seinem Sitz, auf ein Hindernis in dem Absperrorgan selbst oder auf ein festgefressenes Absperrorgan zurückzuführen ist, wobei durch die Axialbewegung der
Welle über ein geeignetes Gestänge der Schalter betätigt wird. Eine drehmomentempfindliche Vor- richtung dieser Art wird erfindungsgemäss zur Betätigung einer Pumpe, vorzugsweise einer kleinen
Hochdruck-Kolbenpumpe verwendet, die einem Absperrorgan ein Schmiermittel zuführt und wo- bei mit einem einzigen Hub des Kolbens dem Absperrorgan genügend Schmiermittel zugeführt wird.
Die
Vorrichtung ist so eingerichtet, dass die Pumpe mit einem vorherbestimmten Drehmoment betätigt wird, das niedriger ist als das zurBetätigung des Drehmomentbegrenzungsschalters erforderliche. Das durch den einzigen Hub der Pumpe zugeführte Schmiermittel reicht gewöhnlich aus, um ein festgefressenes Ventil freizusetzen, ehe das Drehmoment den vorherbestimmten Wert erreicht hat, der zur Betätigung des Drehmomentbegrenzungsschalters erforderlich ist. Wenn das Schmiermittel jedoch das Absperrorgan noch nicht freisetzt, verhindert die Betätigung des Drehmomentbegrenzungsschalters eine Beschädigung des Absperrorgans und seines Mechanismus. Die erneute Betätigung nach einer kurzen Zeitspanne bewirkt erforderlichenfalls die Zuführung einer weiteren Schmiermittelmenge, um ein besonders stark festgefressenes Absperrorgan freizusetzen.
Die Schmierung erfolgt stets, ehe die Funktionsbewegung des Absperrorgans beginnt.
Die erfindungsgemässe Vorrichtung eignet sich besonders zur Verwendung an Kükenhähnen oder an zylindrischen oder kegeligen Drehschiebern. Derartige Absperrorgane weisen unter anderem auch Schmiervorrichtungen auf, mit welchen eine Flüssigkeit zuführbar ist, die als Schmiermittel und als Dichtung zwischen den beweglichen Teilen wirkt, wobei die Flüssigkeit auch ein Hebemedium zum Anheben eines festgefressenen Absperrorgans betätigen kann.
Die erfindungsgemässe Vorrichtung kann auch für die Zuführungdieser Flüssigkeit zwecks Durchführung dieser Funktionen Anwendung finden und eignet sich auch zur Verwendung für jede andere Art Absperrorgane, die geschmiert werden müssen, beispielsweise fur parallelseitige, doppelkeilförmige Absperrorgane für durchgehende Leitungen oder für die verschiedensten Arten von Schiebern oder Absperrorgane zum Abwärtsschrauben.
Weitere Vorteile und Merkmale der Erfindung ergeben sich aus den folgenden an Hand der Zeichnungen beschriebenen Ausführungsbeispielen.
In diesen zeigt Fig. 1 im Vertikalschnitt eine erfindungsgemässe kraftbetätigte Vorrichtung für Absperrorgane, Fig. 2 im Vertikalschnitt. eine abgeänderte Ausführungsform der Betätigungsvorrichtung nach Fig. 1 und Fig. 3 im Vertikalschnitt eine kraftbetätigte Vorrichtung für Absperrorgane, wobei die Schneckenwelle direkt die Schmiervorrichtung des Absperrorgans betätigt. Fig. 4 zeigt schematisch eine weitere Ausführungsform einer kraftbetätigten Betätigungsvorrichtung für ein Absperrorgan, wobei die Schmiervorrichtung ebenfalls direkt durch die Schneckenwelle betätigt wird.
Die in Fig. 1 der Zeichnung gezeigte Vorrichtung ist für einen zylindrischen Drehschieber bestimmt.
Die Betätigungsvorrichtung des Schiebers weist einen umsteuerbaren Elektromotor 10 auf, der in einem Gehäuse 11 angeordnet ist. Eine in einem Gehäuse 13 angeordnete Schneckenwelle 12 ist mit der Welle 14 des Motors 10 einstückig ausgebildet oder mit ihr gekuppelt. Die Schnecke 16 der Welle 12 steht in treibendem Eingriff mit einem Schneckenrad 15, das in dem Gehäuse 13 angeordnet und mittels einer nicht gezeigten Antriebshülse auf der Schieberspindel 17 montiert ist. Die Verbindung zwischen der Antriebshülse und der Schieberspindel 17 kann in der üblichen Weise mit einem Totgang versehen werden, um bei Beginn der Betätigung des Schiebers einen Hammerschlag zu erzeugen.
Ferner kann koaxial mit der Schieberspindel 17 ein nicht gezeigtes Handrad montiert werden, wobei auf der Antriebshülse eine Kupplung vorgesehen ist, durch welche diese abwechselnd mit dem Handrad und dem Schneckenrad 15 verbunden wird.
Das Gehäuse 13 der Betätigungsvorrichtung ist mit einem Fortsatz 18 versehen und die Schneckenwel-
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le 12 erstreckt sich von dem Gehäuse 13 in den Fortsatz 18. Das Ende der Schneckenwelle ist mit Bunden
19 versehen, an denen ein Doppelhebel 20 drehfest und schwenkbar befestigt ist. Das eine Ende 21 des
Hebels 20 ist zwischen zwei Federnpaketen 22 angeordnet, die Belleville-Beilagscheiben aufweisen kön- nen. Die Drehmomentbegrenzungsschalter sind hier mit 25 bezeichnet und weisen je einen Federarm 24 auf, wobei das Ende 21 mit einem Betätigungsstift 23 versehen ist, der an dem einen oder dem andern dieser Federarme 24 der Drehmomentbegrenzungsschalter 25 angreift.
Wenn der Motor 10 in Betrieb ist, übt er eine Endbelastung auf die Schneckenwelle 12 aus. Wenn die
Schieberbetätigung leicht ist, dreht das Schneckenrad 15 die Schieberspindel 17, bis die Stellungsbegren- zungsschalter betätigt werden, um den Motor abzuschalten. Wenn dagegen der Schieber schwierig zu be- tätigen ist, bewirkt die Endbelastung der Welle 12 eine Axialbewegung der Welle in der einen oder der ändern Richtung, u. zw. in der Weise, wie es durch die Federnpakete 22 ermöglicht wird. Schliesslich be- tätigt die Axialbewegung der Welle 12 einen der Arme 24, um den entsprechenden Drehmomentbegren- zungsschalter 25 zu schliessen und den Motor abzuschalten.
Die Axialbewegung der Welle 12 wird auch zur Zuführung von Schmiermittel zu den Schieberteilen verwendet. Das andere Ende des Doppelhebels 20 ist mit einem gegabelten Teil 26 ausgebildet, dessen
Arme mit dem Kolben 27 einer doppeltwirkenden Kolbenpumpe 28 verbunden sind. Jedes Ende des Zylin- ders 29 der Pumpe 28 ist mit einem Behälter 30 durch Steueröffnungen 31 verbunden, der üblicherweise durch Rückschlagventile 32 geschlossen ist. Das Schmiermittel in dem Behälter 30 wird mittels eines be- weglichen Abschlussteiles 33, der unter der Wirkung einer Feder 34 steht, unter einem vorherbestimmten Druck gehalten. Jedes Ende des Zylinders 29 ist ferner über einstellbare Druckfühlerventile 36 mit einer
Austrittsleitung 35 verbunden.
Jedes Ventil 36 weist eine in der Austrittsöffnung 37 sitzende Kugel auf, die unter der elastischen Belastung einer Feder 38 steht, deren Spannung durch eine Schraube 39 einstellbar ist und jede Steueröffnung 37 steht mit einem Austrittskanal 40 in Verbindung, wobei jeder Kanal 40 mit der Austrittsleitung 35 in freier Verbindung steht. Die Austritssleitung 35 ist in der üblichen Weise mit Kanälen zwischen dem Schieber und seinem Gehäuse verbunden.
Die Axialbewegung der Welle 12 bewirkt in beiden Richtungen einen einzigen Hub der Pumpe 28. Die Druckfühlerventile sind nun so eingestellt, dass der Hub der Pumpe vor der Betätigung des entsprechenden Drehmomentbegrenzungsschalters 25 Schmiermittel durch die Austrittsleitung 35 auswirft.
Wenn das festgefressene Ventil durch das Schmiermittel freigesetzt worden ist, hört die Axialbewegung der Welle 12 auf und es wird kein weiteres Schmiermittel mehr durch die Pumpe 28 geliefert. Es ist ersichtlich, dass die Stellung des Hebels 20 entsprechend der auf die Welle 12 aufgebrachten Belastung schwankt und dass die Pumpe 28 während der Rückwärtsbewegung der Welle 12 neu mit Schmiermittel beschickt wird.
Man erkennt weiters, dass die Menge des dem Schieber zugeführten Schmiermittels eine Funktion des strengen Sitzes des Schiebers ist und dass, wenn die zugeführte Schmiermittelmenge den Schieber nicht freigibt, der Drehmomentbegrenzungsschalter betätigt wird, um den Motor abzuschalten. In diesem Zeitpunkt kann die Betätigungsvorrichtung erneut im entgegengesetzten Sinn betätigt werden, um einen weiteren Schmiermittelschuss abzugeben.
Die Fig. 2 zeigt nun eine abgeänderte Ausführung, die auf die kraftbetätigte Betätigungsvorrichtung der in Fig. 1 gezeigten Art anwendbar ist. Gemäss Fig. 2 ist das Ende der Schneckenwelle 12 in der Boh- rung 41 eines Gehäuses 42 angeordnet. Ein Kolben oder Stössel 43 ist ebenfalls in der Bohrung 41 angeordnet, der einen Raum oder eineKammer44 freilässt. Der Kolben 43 hat einen Fortsatz 45, dessen Ende den Arm 46 eines Drehmomentbegrenzungsschalters 47 betätigt. Der Fortsatz 45 ist ferner mit einem Bund 48 versehen, der gegen ein Federnpaket 49 wirkt, das aus mehreren Belleville-Beilagscheiben besteht. Der Schmiermittelbehälter 50 steht mit dem Hohlraum 44 über ein Rückschlagventil 51 in Verbindung. Der Hohlraum 44 steht ferner mit einer Austrittsleitung 52 über ein einstellbares Druckfühlerventil 53 in Verbindung.
Die Austrittsleitung 52 steht mit dem Schieber in Verbindung und führt ihm Schmiermittel zu.
Bei dieser Ausführungsform bewirkt die Axialbewegung der Welle im Betrieb infolge des strengen Sitzes des Schiebers ein Zusammendrücken des Schmiermittels in der Kammer 44, bis das Schmiermittel aber das Druckfühlerventil 53 abgegeben wird. Wenn die zugeführte Schmiermittelmenge nicht ausreicht, 1m den Schieber freizusetzen, wird der auf die Schneckenwelle 12 wirkende Schub auf den Kolben 43 übertragen, so dass das Federnpaket 49 zusammengedrückt und schliesslich der Drehmomentschalter 47 ausgelöst wird.
Die Rückkehr der Schneckenwelle bewirkt natürlich, dass eine frische Schmiermittelmen-
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ordnung die volle Wirkung der Belastung der Schneckenwelle auf das Schmiermittel ausgeübt wird, so dass unabhängig von dem zur Betätigung des Drehmomentschalters ausgeübten Schub der maximale Schmiernitteldruck erzeugt wird.
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Die Fig. 3 zeigt eine kraftbetätigte Betätigungsvorrichtung mit einer zweiten Untersetzungsgetrie- bestufe. Die Abtriebswelle der Betätigungsvorrichtung ist mit einer Schneckenwelle 56 des Getriebes ver- bunden. An beiden Seiten der Schnecke 57 bzw. des Gehäuses 55 ist je ein Federnpaket 58 angeordnet, das mehrere Belleville-Federnbeilagscheiben aufweisen kann. Diese Federnpakete wirken normalerweise einer Axialbewegung der Schneckenwelle 56 entgegen. Die Schnecke 57 steht in treibendem Eingriff mit dem Schneckenrad 59, das wie vorher mit der Schieberspindel 17 verbunden ist. Die Schneckenwelle 56 ist mit einem Fortsatz 60 versehen, der direkt mit einem in einer doppeltwirkenden Pumpe 62 angeord- neten Kolben 61 verbunden ist. Die Pumpe 62 steht mit einem Behälter 63 in Verbindung.
Das in diesem befindliche Schmiermittel wird von einem beweglichen Abschlussteil 64 unter Druck gehalten, der unter der elastischen Wirkung einer Feder 65 steht. Der Behälter ist mit beiden Enden der Pumpe 62 über Steu- eröffnungen 66 verbunden, die normalerweise durch Rückschlagventile 67 geschlossen sind. Beide Enden der Pumpe 62 sind über einstellbare Druckfühlerventile 68 mit Kanälen 69 verbunden, die ihrerseits über die Austrittsleitung 70 zu dem Hauptschieber führen. Der Betrieb dieser Anordnung erfolgt in ähnlicher
Weise wie die an Hand der Fig. 1 beschriebene Vorrichtung.
Die Fig. 4 zeigt schematisch eine andere Anordnung, wonach ein Motor 71 eine Pumpe 72 treibt, die zwischen dem Motor und der Schnecke 73 angeordnet ist. Die Schneckenwelle 74 erstreckt sich durch einen Ventilblock 75 und ist an ihrem Endbereich mit Bunden 76 versehen, die an Federnpaketen 77 zur
Anlage kommen. Durch die Bewegung der Bunde 76 ist ferner über einen Arm 78 ein Drehmomentbegren- zungsschalter 79 betätigbar.
Die Welle 74 weist zwei Abschnitte 80 und 81 mit kleinerem Durchmesser. auf, so dass zwischen die- sen ein Abschnitt 82 mitvollemDurchmesser der Bohrung in dem Ventilblock 75 verbleibt. Der Teil oder
Abschnitt 82 sperrt normalerweise die Verbindung durch den Ventilblock zwischen der Austrittsleitung 83 der Pumpe 72 und der Leitung 84 zu dem schmierenden Hauptabsperrorgan. Durch die Axialbewegung der
Schneckenwelle 74 in einer oder der andern Richtung wird der Abschnitt 80 oder 81 in eine Stellung be- wegt, in der die Pumpe Schmiermittel direkt an das Haupt. Absperrorgan abgeben kann. Wenn dadurch das
Absperrorgan nicht freigesetzt wird, bewirkt eine weitere Axialbewegung der Welle 74 eine Betätigung des Drehmomentbegrenzungsschalters 79.
In dieser Ausführungsform ist die Pumpe über die Leitung 85 mit dem Behälter verbunden, wobei das Schneckenrad mit 86 bezeichnet ist.
In den vorerwähnten Ausführungsbeispielen kann die mechanische Übertragung von der Schneckenwelle natürlich auch durch ein elektrisches oder Druckmittelrelais ersetzt werden. Der in Fig. 1 gezeigte Hebel 20 kann z. B. einen von zwei Schaltern für die Einschaltung eines Solenoides betätigen, das direkt auf den Plunger der Pumpe wirkt.
PATENTANSPRÜCHE :
1. Betätigungsvorrichtung für Absperrorgane, die motorisch oder von Hand aus betätigbar ist sowie mit einer zur Schmierung des Absperrorgans vorgesehenen Schmiervorrichtung, welche durch einen durch das Gegendrehmoment des Absperrorgans relativ bewegbaren Betätigungsteil in Betrieb setzbar ist, zusammenwirkt, wobei als Betätigungsteil eine axial bewegliche, mit einer Schnecke. die mit einem das Absperrorgan betätigenden Schneckenrad in Eingriff steht, versehene Antriebswelle dient, dadurch gekennzeichnet, dass die, durch ihre axiale Bewegung die Schmiervorrichtung in Tätigkeit setzende Antriebswelle (12,56, 74) unter Federbelastung steht und mit auf ihre axiale Bewegung abgestelltem Drehmomentbegrenzungsschalter (25, 47, 79) zusammenwirkt.