CH625023A5

CH625023A5 - Rotary drive arrangement for a fitting

Info

Publication number: CH625023A5
Application number: CH1491977A
Authority: CH
Inventors: Erhard Pfannenschmidt
Original assignee: Pfannenschmidt Ing Buero
Priority date: 1976-12-08
Filing date: 1977-12-06
Publication date: 1981-08-31
Also published as: FR2373742A1; IT1089721B; SE7713851L; NL7713530A; DE2655493C3; DE2655493B2; GB1545038A; DE2655493A1

Description

Die Erfindung bezieht sich auf eine Armatur-Drehantriebsvorrichtung, bei der in einem Gehäuse mindestens ein von einem Druckmittel betätigbarer Kolben angeordnet ist, der einen Antriebsabschnitt aufweist, der in kraftübertragendem Eingriff mit einer drehbar gelagerten Antriebswelle der Armatur steht, derart, dass ein Kolbenhub eine Drehbewegung der Antriebswelle zur Folge hat. The invention relates to a valve rotary drive device, in which at least one piston which can be actuated by a pressure medium is arranged in a housing and has a drive section which is in force-transmitting engagement with a rotatably mounted drive shaft of the valve, such that a piston stroke rotates the drive shaft.

Kugelhähne oder Absperrklappen sind üblicherweise mit einer Antriebswelle ausgestattet, deren Drehbetätigung eine Verstellung des Kugelkükens bzw. der Klappe zur Folge hat, um ein Strömungsmedium abzusperren, zu drosseln oder diesem freien Durchfluss zu geben. In vielen Fällen wird die Antriebswelle von Hand betätigt durch geeignete Schalthebel oder dergleichen. Es sind jedoch auch Hilfsantriebe vorgesehen, pneumatische, elektrische oder hydraulische Drehantriebe, die auf dem Gehäuse der Armatur angeordnet werden und deren Abtriebswelle mit der Antriebswelle der Armatur gekoppelt wird. Derartige Drehantriebsvorrichtungen enthalten zumeist einen oder zwei axial verstellbare, einzeln oder doppelt wirkende Kolben, die einen Antriebsabschnitt, beispielsweise mit einer linearen Zahnung, aufweisen, der mit einer drehbar gelagerten Welle in Eingriff tritt. Ball valves or butterfly valves are usually equipped with a drive shaft, the rotary actuation of which results in an adjustment of the ball plug or the flap in order to shut off, restrict, or give a flow medium a free flow. In many cases, the drive shaft is operated by hand using suitable shift levers or the like. However, auxiliary drives are also provided, pneumatic, electrical or hydraulic rotary drives, which are arranged on the housing of the valve and whose output shaft is coupled to the drive shaft of the valve. Such rotary drive devices usually contain one or two axially adjustable, single or double-acting pistons, which have a drive section, for example with a linear toothing, which engages with a rotatably mounted shaft.

Die bekannten Drehantriebe haben sämtlich den Nachteil, dass sie zum einen den Aufwand einer Armatur erheblich heraufsetzen und zum anderen den Platzbedarf der Armatur vergrössern, was ihren Einsatz in manchen Fällen in Frage stellen kann. The known rotary actuators all have the disadvantage that, on the one hand, they considerably increase the expenditure of a fitting and, on the other hand, they increase the space requirement of the fitting, which in some cases can put its use into question.

Der Erfindung liegt daher die Aufgabe zugrunde, eine Drehantriebsvorrichtung für Armaturen zu schaffen, die eine kleinbauende Einheit von Armatur und Antriebsvorrichtung bildet und zudem mit verhältnismässig geringem Aufwand herstellbar ist. The invention is therefore based on the object of providing a rotary drive device for fittings, which forms a small unit of fitting and drive device and, moreover, can be produced with relatively little effort.

Diese Aufgabe wird erfindungsgemäss dadurch gelöst, dass das Gehäuse und der Kolben in Form eines Ringes oder Teilringes die Armatur zumindest teilweise umgeben und der This object is achieved according to the invention in that the housing and the piston in the form of a ring or partial ring at least partially surround the fitting and

Antriebsabschnitt unmittelbar mit der Antriebswelle in Eingriff steht. Drive section is directly engaged with the drive shaft.

Bei der Erfindung sind Drehantriebsvorrichtung und Armatur als Einheit ausgebildet. Dadurch wird der Aufwand, der im Stand der Technik für eine getrennte Drehantriebsvorrichtung erforderlich ist, erheblich herabgesetzt. Ausserdem Iässt sich mit Hilfe der Erfindung die Gesamtanordnung von Armatur und Drehantrieb sehr klein bauen. Diese Vorteile werden dadurch erreicht, dass der Kolben bzw. das Gehäuse hierfür die Armatur zumindest teilweise umgeben. Das Gehäuse der Armatur kann somit Teil der Gesamtanordnung werden, so dass damit eine erhebliche Materialeinsparung erzielt werden kann. In the invention, the rotary drive device and armature are formed as a unit. As a result, the effort required in the prior art for a separate rotary drive device is considerably reduced. In addition, the overall arrangement of valve and rotary actuator can be made very small with the aid of the invention. These advantages are achieved in that the piston or the housing at least partially surround the fitting for this purpose. The housing of the fitting can thus become part of the overall arrangement, so that considerable material savings can be achieved.

Die Erfindung ist anwendbar für alle schwenkbaren Armaturen in Durchgangs- oder Mehrwegeform. Sie ist insbesondere vorteilhaft für Kugelhähne und Absperrklappen. Sie kann ferner für beliebige Drehwinkel ausgelegt werden. The invention is applicable to all pivotable fittings in through or multi-way form. It is particularly advantageous for ball valves and butterfly valves. It can also be designed for any angle of rotation.

Für eine Ausgestaltung der Erfindung ist vorgesehen, dass zwei doppelt wirkende Kolben im Gehäuse angeordnet sind, deren Antriebsabschnitt um 180° versetzt an der Antriebswelle angreift. Mit dieser Massnahme wird auf die Antriebswelle ein reines Drehmoment ausgeübt. Bei nur einem Antriebsabschnitt würde der Kraftangriff exzentrisch sein und die Lagerung der Antriebswelle bzw. die des beweglichen Armaturelementes, beispielsweise Kugelküken, unnötigerweise beeinträchtigen. For an embodiment of the invention, it is provided that two double-acting pistons are arranged in the housing, the drive section of which acts on the drive shaft offset by 180 °. With this measure, a pure torque is exerted on the drive shaft. If there was only one drive section, the force application would be eccentric and unnecessarily impair the mounting of the drive shaft or that of the movable fitting element, for example ball valves.

Der Krafteingriff zwischen Antriebsabschnitt des Kolbens und der Antriebswelle kann auf irgendeine geeignete Art und Weise erfolgen. Besonders vorteilhaft ist, die Antriebswelle und den Antriebsabschnitt mit einer Zahnung zu versehen. The force engagement between the drive portion of the piston and the drive shaft can be done in any suitable manner. It is particularly advantageous to provide the drive shaft and the drive section with teeth.

In einer weiteren Ausgestaltung der Erfindung ist vorgesehen, dass zwei auf entgegengesetzten Seiten angeordnete, koaxiale Antriebswellen vorgesehen sind und der Kolben zwei jeweils mit der zugeordneten Antriebswelle in Eingriff stehende Antriebsabschnitte aufweist. Auf diese Weise ist auch der Kraftangriff am Kugelhahn, an der Klappe oder dergleichen gleichmässig, was zu einer entsprechenden Schonung der Sitzringe führt. In a further embodiment of the invention, it is provided that two coaxial drive shafts arranged on opposite sides are provided and the piston has two drive sections, each of which engages with the assigned drive shaft. In this way, the application of force to the ball valve, the flap or the like is even, which leads to a corresponding protection of the seat rings.

Wie weiter oben bereits erwähnt, können für die Armatur ohnehin erforderliche Teile gleichzeitig für die Drehantriebsvorrichtung eingesetzt werden. In diesem Zusammenhang sieht eine Ausgestaltung der Erfindung vor, dass das Gehäuse für die Armatur die Innenwandung des ringzylindrischen Zylinderraumes des Kolbens bildet. Der Ringkolben gleitet auf der Aussenseite des Armaturgehäuses, das natürlich entsprechend geformt sein muss. Auf diese Weise ist der Aufwand ausserordentlich stark vermindert. As already mentioned above, parts required for the valve anyway can simultaneously be used for the rotary drive device. In this context, an embodiment of the invention provides that the housing for the valve forms the inner wall of the ring-cylindrical cylinder space of the piston. The ring piston slides on the outside of the valve body, which of course has to be shaped accordingly. In this way, the effort is greatly reduced.

Es ist häufig gefordert, dass Armaturen eine Vorzugsstellung aufweisen, in die sie verstellt werden, wenn der Hilfsantrieb aus irgendwelchen Gründen ausfällt. In diesem Zusammenhang sieht eine weitere Ausgestaltung der Erfindung vor, dass der Kolben auf einer Seite mit einer Druckfeder beaufschlagt ist. Die Druckfeder besorgt die Verstellung des Kolbens in einer Richtung, während auf der entgegengesetzten Seite Druckmittel zugeführt werden kann. Selbstverständlich kann jedoch auch auf der der Feder zugewandten Seite des Kolbens Druckmittel zur Kolbenbetätigung eingesetzt werden. It is often required that valves have a preferred position in which they can be adjusted if the auxiliary drive fails for any reason. In this context, a further embodiment of the invention provides that the piston is acted upon by a compression spring on one side. The compression spring ensures the displacement of the piston in one direction, while pressure medium can be supplied on the opposite side. Of course, however, pressure medium for piston actuation can also be used on the side of the piston facing the spring.

Ausführungsbeispiele der Erfindung werden nachfolgend anhand von Zeichnungen näher beschrieben. Embodiments of the invention are described below with reference to drawings.

Fig. 1 zeigt einen Schnitt durch die erfindungsgemässe Vorrichtung. 1 shows a section through the device according to the invention.

Fig. 2 zeigt einen um 90° versetzten Schnitt durch die Vorrichtung nach Fig. 1. FIG. 2 shows a section through the device according to FIG. 1 offset by 90 °.

Fig. 3 zeigt einen Schnitt durch die Vorrichtung nach Fig. 1 nach der Linie A-B. Fig. 3 shows a section through the device of Fig. 1 along the line A-B.

Fig. 4 zeigt in auseinandergezogener Darstellung Teile der Vorrichtung nach Fig. 2. FIG. 4 shows parts of the device according to FIG. 2 in an exploded view.

5 5

10 10th

15 15

20 20th

25 25th

30 30th

35 35

40 40

45 45

50 50

55 55

60 60

65 65

3 3rd

Fig. 5 zeigt einen Schnitt durch eine andere Ausführungsform der erfindungsgemässen Vorrichtung. 5 shows a section through another embodiment of the device according to the invention.

Fig. 6 zeigt einen um 90° versetzten Schnitt der Vorrichtung nach Fig. 5. FIG. 6 shows a section of the device according to FIG. 5 offset by 90 °.

5 5

Ein Rohrstutzen 10 und ein Rohrstutzen 11 mit Flansch 12 sind von entgegengesetzten Seiten in ein zylindrisches Gehäuse 13 eines Kugelhahns eingeschraubt. Gegen die Stirnseiten der Rohrstutzen 10,11 liegen Sitzringe 14,15 an für ein Kugelküken 16. Das Kugelküken besitzt eine axiale Durchgangsboh- io rung 17. Es ist an diametral gegenüberliegenden Seiten mit zwei Antriebswellen 18,19 gekoppelt, die sich mit einem Bund 20,21 in einer Ausnehmung des zylindrischen Gehäuses 13 abstützen und mittels einer Ringdichtung 22, 23 gegenüber dem Innenraum des zylindrischen Gehäuses 13 abdichten. is A pipe socket 10 and a pipe socket 11 with flange 12 are screwed into a cylindrical housing 13 of a ball valve from opposite sides. Seat rings 14, 15 lie against the end faces of the pipe sockets 10, 11 for a ball plug 16. The ball plug has an axial through-hole 17. It is coupled on diametrically opposite sides to two drive shafts 18, 19, which are connected to a collar 20 , 21 are supported in a recess in the cylindrical housing 13 and sealed against the interior of the cylindrical housing 13 by means of an annular seal 22, 23. is

Die entgegengesetzten Enden der Antriebswellen 18,19 sind drehbar in einem zylindrischen Gehäuse 24 gelagert, das das Gehäuse 13 konzentrisch umgibt. Die Welle 19 ist in einer Ausnehmung der Wandung des Gehäuses 24 drehbar gelagert, während die Welle 18 mit einem Zapfen 25 aus dem Gehäuse 20 24 hervorsteht und ausserdem eine Ringdichtung 26 besitzt. The opposite ends of the drive shafts 18, 19 are rotatably supported in a cylindrical housing 24 which concentrically surrounds the housing 13. The shaft 19 is rotatably mounted in a recess in the wall of the housing 24, while the shaft 18 protrudes from the housing 20 24 with a pin 25 and also has an annular seal 26.

Das Gehäuse 24 bildet mit dem Gehäuse 13 einen Zylinderringraum, der an den Stirnseiten durch Ringscheiben 27, 28 abgeschlossen ist. Die Ringscheiben stehen dichtend mit dem Rohrstutzen 10,11 und den Gehäusemänteln 13,24 in Ein- 2s griff. Im Ringzylinderraum sind zwei Ringkolben 29, 30 gleitend und dichtend angeordnet. Der Aufbau der Ringkolben 29, 30 geht aus der Zusammenschau mit den übrigen Figuren hervor. Sie bestehen aus einem Kreisringabschnitt 31,33 mit einem sich um etwas weniger als den halben Umfang erstrek- 30 kenden axialen Ansatz 32, 34. Die Ansätze 32,34 sind teil-ringzylindrisch geformt und besitzen an den axial verlaufenden Seiten lineare Zahnungen 35,36. Die Zahnungen 35, 36 sind in Eingriff bringbar mit gezahnten Abschnitten 37, 38 der Wellen 18,19. Jeder Kolben 29, 30 steht somit jeweils mit 35 dem gezahnten Abschnitt 37, 38 der Wellen 18,19 in Eingriff. Die Ansätze 32, 34 mit den Zahnungen 35,36 sind ausserdem so ausgebildet, dass die Zahnungen 35, 36 jeweils 180° versetzt mit den gezahnten Abschnitten 37, 38 in Eingriff treten. The housing 24 forms with the housing 13 a cylindrical annular space which is closed off at the end faces by annular disks 27, 28. The washers are sealingly engaged with the pipe socket 10, 11 and the housing shells 13, 24 in one second. Two annular pistons 29, 30 are arranged in a sliding and sealing manner in the annular cylinder space. The structure of the annular pistons 29, 30 can be seen from the overview with the other figures. They consist of a circular ring section 31, 33 with an axial shoulder 32, 34 that extends by a little less than half the circumference . The serrations 35, 36 can be brought into engagement with toothed sections 37, 38 of the shafts 18, 19. Each piston 29, 30 is thus respectively in engagement with 35 the toothed section 37, 38 of the shafts 18, 19. The lugs 32, 34 with the serrations 35, 36 are also designed such that the serrations 35, 36 each engage the toothed sections 37, 38 offset by 180 °.

Im Gehäusemantel 24 sind zwei Bohrungen 39,40 vorgese- 40 Two bores 39, 40 are provided in the housing jacket 24

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hen, von denen die erste mit einer Kammer zwischen dem Kolben 30 und der Stirnwand 28 und die zweite mit dem Raum zwischen den Kolben 29, 30 in Verbindung steht. Eine weitere, nicht gezeigte, Bohrung kommuniziert mit der Bohrung 29 und steht mit dem Raum zwischen dem Kolben 29 und der Stirnwand 27 in Verbindung. Mittels geeigneter Druckmittelanschlüsse können somit die Kolben 29, 30 beidseitig beaufschlagt werden, um eine Bewegung aufeinander zu bzw. voneinander fort auszuüben. Wegen des doppelten Eingriffs mit den Antriebswellen 18, 19 erfolgt die Bewegung der Kolben 29, 30 synchron. Druckfedern 70, 71 an den voneinander fort gekehrten Seiten der Kolben 29, 30 versuchen diese stets in Richtung aufeinander zu zu bewegen. Dadurch ist bei Ausfall des Druckmittels eine Vorzugsstellung des Kugelhahns vorgegeben, die hier eine Schliesstellung ist. Ansätze 42, 43 an der Innenseite der Stirnwände 27, 28 dienen als Anschläge für die Kolben 29, 30 in ihrer am weitesten voneinander entfernt liegenden Stellung. hen, the first of which communicates with a chamber between the piston 30 and the end wall 28 and the second with the space between the pistons 29, 30. Another bore, not shown, communicates with the bore 29 and communicates with the space between the piston 29 and the end wall 27. The pistons 29, 30 can thus be acted upon on both sides by means of suitable pressure medium connections in order to carry out a movement towards or away from one another. Because of the double engagement with the drive shafts 18, 19, the pistons 29, 30 move synchronously. Compression springs 70, 71 on the opposite sides of the pistons 29, 30 always try to move them towards each other. As a result, if the pressure medium fails, a preferred position of the ball valve is specified, which is a closed position here. Lugs 42, 43 on the inside of the end walls 27, 28 serve as stops for the pistons 29, 30 in their most distant position.

Der Zapfen 25 ermöglicht eine Verstellung der Wellen 18, 19 und des Kugelkükens 16 von aussen. The pin 25 allows the shafts 18, 19 and the ball plug 16 to be adjusted from the outside.

Die Darstellung nach den Fig. 5 und 6 ist derjenigen nach den Fig. 1 bis 4 verhältnismässig ähnlich. Ein Ringzylindermantel 50 und ein konzentrisch dazu angeordneter, ersteren umgebender Ringzylindermantel 51 bilden eine Ringkammer für zwei Ringkolben 52,53. Die Ringkammer wird seitlich begrenzt durch Ringscheiben 54, 55, die an entgegengesetzten Enden der Zylindermantel 50, 51 angeflanscht sind. Mit der Ringscheibe 55 ist ein Flansch 56 verbunden. 5 and 6 is relatively similar to that of FIGS. 1 to 4. An annular cylinder jacket 50 and a surrounding, surrounding annular cylinder jacket 51, which is arranged concentrically thereto, form an annular chamber for two annular pistons 52, 53. The annular chamber is laterally delimited by annular disks 54, 55 which are flanged to opposite ends of the cylinder jacket 50, 51. A flange 56 is connected to the annular disk 55.

Innerhalb des Zylindermantels 50 ist eine Klappe 57 drehbar angeordnet, mit der an diametral gegenüberliegenden Seiten Antriebswellen 58, 59 gekoppelt sind. Die Antriebswellen 58, 59 haben gezahnte Abschnitte 60,61. Die Kolben 52, 53 sind mit sich axial und nicht ganz über den halben Umfang erstreckenden Ansätzen 62, 63 versehen, die an den axial sich erstreckenden Seiten mit einer Zahnung versehen sind, von denen lediglich eine Zahnung an diametral gegenüberliegenden Seiten des Kolbens 53 bei 64 dargestellt ist. Aufbau und Wirkungsweise der Ausführungsform nach den Fig. 5 und 6 entspricht im übrigen der Ausführungsform nach den Fig. 1 bis 4, so dass es sich erübrigt, diese nochmals zu beschreiben. A flap 57 is rotatably arranged within the cylinder jacket 50, to which drive shafts 58, 59 are coupled on diametrically opposite sides. The drive shafts 58, 59 have toothed sections 60, 61. The pistons 52, 53 are provided with lugs 62, 63 which extend axially and not completely over half the circumference and which are provided with teeth on the axially extending sides, of which only teeth on diametrically opposite sides of the piston 53 at 64 is shown. The structure and mode of operation of the embodiment according to FIGS. 5 and 6 otherwise correspond to the embodiment according to FIGS. 1 to 4, so that it is not necessary to describe them again.

B B

2 Blatt Zeichnungen 2 sheets of drawings

Claims

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1. Valve rotary drive device, in which at least one piston which can be actuated by a pressure medium is arranged in a housing and has a drive section which is in force-transmitting engagement with a rotatably mounted drive shaft of the valve, such that a piston stroke results in a rotary movement of the drive shaft characterized in that the housing (24) and the piston (29, 30) in the form of a ring or partial ring at least partially surround the fitting and the drive section (32, 34) is in direct engagement with the drive shaft (18, 19) .

2. Device according to claim 1, characterized in that two double-acting pistons (29, 30) are arranged in the housing (24), the drive section (32, 40) offset by 180 ° on the drive shaft (18, 19).

2nd

PATENT CLAIMS

3. Device according to claim 1 or 2, characterized in that two coaxial drive shafts (18, 19) arranged on opposite sides are provided and the piston (29, 30) two drive sections, each of which is engaged with the associated drive shaft (18, 19) (35.36).

4. Device according to one of claims 1 to 3, characterized in that a housing (13) of the valve forms the inner wall of the annular cylindrical cylinder space of the piston (29, 30).

5. Device according to one of claims 1 to 4, characterized in that the piston (29, 30) is acted upon on one side with a compression spring (40, 41).