CH649144A5 - Crank drive on a shut-off device - Google Patents

Description

Die Erfindung betrifft einen Kurbelantrieb an einer Absperrvorrichtung, welche bei Ventilen, Schiebern, Stellgliedern und ähnlichen Einrichtungen, insbesondere solche mit rotierender Antriebswelle und nachgeschaltetem Kurbelgetriebe zur Längsbewegung des Schliesskörpers anwendbar ist. Das Anwendungsgebiet des erfindungsgemässen Kurbelantriebes liegt im Bereich hoher Arbeitsdrücke und Abdichtungserfordernisse, insbesondere bei motorisch angetriebenen Ventilen.

Kurbelantriebe für Ventile sind bekannt beispielsweise aus der US-PS 40 10 929, welche ein einfaches Kurbelgetriebe mit Lagerung im Einbauflansch zeigt, welches Vorteile für ungenau gefertigte Ventilgehäuse haben soll.

Die dort gezeigte Konstruktion ist insbesondere deshalb ungeeignet für das Einsatzgebiet weil

1. keine hohen Schliesskräfte wegen einseitiger, fliegender Lagerung in der Dichtmanschette aufbringbar sind;

2. kein motorischer Antrieb vorgesehen werden kann, da hiermit zum sicheren Abschliessen nur sehr enge Grenzen beim Auslaufen des Stellantriebes zugelassen werden können und weil beim Übersteuern des Totpunktes die Schliesskraft abrupt nachlässt;

3. bei einer derartigen Konstruktion die Losreisskräfte wesentlich grösser als die Schliesskräfte werden, weshalb ein eventueller Stellmotor überdimensioniert werden müsste, um Betriebssicherheit zu gewährleisten.

Der Einsatz von Kurbelantrieben ausserhalb des Ventilkörpers ist auch aus Ventilsteuerungen für Turbinen, wie Antrieben für Hähne, Klappen usw., auch mit motorischem Antrieb allgemeiner Stand der Technik.

Sowohl hinsichtlich der statischen Beanspruchung als auch der Abdichtungszuverlässigkeit war es bei solchen bekannten Konstruktionen nachteilig, dass das höhere Drehmoment durch die Abdichtung in das Gehäuse einzuleiten war. Der infolgedessen grösser zu wählende Antriebswellen-Querschnitt erforderte auch höhere Abdichtungsaufwendungen, z.B. eine längere Stopfbüchse. Auch ergaben sich ungünstige grosse Antriebs-Bauhöhen. Mit wachsender Bauhöhe wurde es jedoch immer schwieriger, die erforderlichen Antriebskräfte bei Hochdruckventilen mit der zulässigen Spindelbeanspruchung und den Abdichtungserfordernissen in Einklang zu bringen.

5 Aufgabe der im Anspruch 1 angegebenen Erfindung ist es daher, einen Kurbelantrieb vorzuschlagen, bei dem hohe Schliesskräfte und geringe Motorleistungen erreichbar sind. Ein geschwächter, gekerbter Querschnitt des Schliesskörpers sollte nicht im Bereich höchster Festigkeitsbeanspruchung lie-io gen. Zumindest ein Teil der Getriebeübersetzung sollte sich möglichst nahe am Schliesskörper selbst befinden. Eine hohe Präzision der genaues Fluchten der Spindel- und Dichtflächen-Achsen bewirkenden Bauteile sollte hohen Zuverlässigkeitsansprüchen genügen. Weiterhin soll für den Antriebsmo-15 tor ein möglichst konstanter Belastungswert über den ganzen Bereich bei niedrigen Anfahrleistungs-Bedürfnissen sowie möglichst hohen Abdichtungskräften am Schliesskörper in der Bewegungsendlage ohne gleichzeitige Motorüberlastungsgefahren erreichbar werden.

20 Mit dem Kurbelantrieb nach der in Anspruch 1 definierten Erfindung wird eine Antriebslösung geschaffen, welche bei integrierter Bauweise zu einem geringen Raumbedarf und einer Vereinfachung der Fertigung und Vorratshaltung im Bereich der Ventilantriebe unter Kostensenkung führt. Die 25 beidseitige Kurbellagerung entlastet die Aussenabdichtung und sichert eine korrekte Geradführung des Schliesskörpers, was für einen zuverlässigen Abschluss erforderlich ist.

Der Abschluss des Schliesskörpers wird ausserdem durch das längselastische Element auch bei ungünstigen Kurbelein-30 Stellungen gröberen Fertigungstoleranzen, Verschmutzungen zuverlässig sichergestellt. Gegenüber konventionellen Stellantrieben mit steigenden Spindeln hat die Durchführung einer lediglich rotierenden Antriebswelle durch die Dichtfläche auch bedeutende Abdichtungs-Vorteile. Die Wellendichtung 35 liegt hier zweckmässig etwa im rechten Winkel zur Schliess-körper-Bewegungsachse, so dass sich extreme Einflüsse des Strömungsmediums leichter fernhalten lassen. Eine optimierte Zuordnung des Kurbeltotpunktes zum Dichtungsanschlag mit Hilfe des längenelastischen Elementes bewirkt eine Dicht-40 kraft-Verstärkungs- und auch eine Rückstellkraft-Minde-rungswirkung, ohne das Antriebsdrehmoment zu erhöhen.

Die Losreisskräfte zum Öffnen bleiben niedrig. Der Antriebsmotor bzw. die Eingangswelle ist vorzugsweise auf platzsparende Weise etwa achsparallel zur Hauptdurchfluss-« richtung des Ventils angeordnet. Das Gesamtaggregat baut daher sehr viel niedriger als bisher vergleichbare Stelltriebkonstruktionen mit Spindeln.

Vorteilhafte Weiterbildungen der Erfindung sind in den abhängigen Ansprüchen beschrieben.

50 Mit der Ausgestaltung des Kurbelantriebes nach Anspruch 2 wird eine weitere Verbesserung der Geradführung des Schliesskörpers erreicht und der Kurbelbereich vor eventuell aggressiven Einflüssen des Strömungsmediums dank der kolbenartigen Anlage des Schliesskörpers an der Innenseite 55 des Ventilgehäuses besser geschützt.

Mit der weiteren Ausgestaltungsmöglichkeit nach Anspruch 3 wird erreicht, dass die bei voll geöffnetem Schliesskörper wirksame zweite Dichtfläche das Kurbelgetriebe, die beiden Lager und die Abdichtung noch zuverlässiger vor so Strömungsmedium-Einflüssen schützen kann. Die Gefahr einer Beeinträchtigung der Kurbelgetriebefunktionen durch Medium-Ablagerungen ist daher minimal.

Die Erfindung wird im folgenden anhand schematischer Zeichnungen beispielsweise näher erläutert:

65 Fig. 1 ist eine Darstellung, die den prinzipiellen Aufbau des erfindungsgemässen Antriebes verdeutlicht.

Fig. 2 ist ein Querschnitt durch ein mit Rückdichtung ausgerüstetes Ventil.

Fig. 3 ist ein Schnitt durch das Ventil parallel zur Kurbelgetriebeachse.

In Fig. 1 enthält das Gehäuse 1 das die Rotations-An-triebsbewegung in eine Längsbewegung umwandelnde Kurbelgetriebe 2, dessen Schubstange 3 mit dem Schliesskörper 4 in Wirkverbindung steht. Der Schliesskörper kann selbst als Geradführung 5 ausgebildet sein und ist mit der Schubstange

3 über ein längenelastisches Element 6 verbunden. Die Vorspannung desselben kann durch eine Vorspannungseinrich-tung 7 den Verhältnissen angepasst werden.

In Fig. 2 sind das Gehäuse 1, der Schliesskörper 4 bzw. die Geradführung 5 so ausgebildet, dass in voll geöffneter Stellung des Schliesskörpers 4 ein zweiter Endanschlag 8' als Rückdichtung wirksam wird, die den Einbauraum des Kurbelgetriebes 2 weitgehenst vor Einwirkungen des Strömungsmediums schützt. Eine Zugkraftsicherung 10 welche die Rückstellkraft von der Schubstange 3 auf den Schliesskörper

4 überträgt, ist auf dem abtriebsseitigen Ende des längenelastischen Elementes 6 angerodnet. Die Hubbegrenzung ist mittels Gewindehülse 9 veränderbar.

In Fig. 3 ist der Antriebsmotor 11 ebenfalls unmittelbar am Einbauflansch 12 befestigt. Das erste Lager 13, welches gleichzeitig als Abdichtung gestaltet ist, befindet sich in einer rechtwinklig zur Bewegungsachse des Schliesskörpers 4 stehenden Gehäusetasche und ist auch dadurch gegen Medien-Einwirkungen geschützt. Das zweite Lager 14 zur Deformationsvermeidung und Schliesskraftverstärkung befindet sich in einer ähnlichen, jedoch nicht geöffneten Tasche des Gehäuses auf der gegenüberliegenden Seite.

Der Schliesskörper kann selbstverständlich mit einem beliebig gestalteten Befestigungsende 15 ausgestattet werden. Beispielsweise können dreh- oder pendelbewegliche Befestigungsformen bekannter Art für die Absperrkörper 16 eingesetzt werden.

Die Funktion des Antriebes ist im nachfolgenden kurz anhand vorstehender Figuren erläutert. Beim Drehen des Kurbelgetriebes 2 wird die Schubstange 3 in Richtung des Endan3 649144

schlages 8 verschoben. Sobald eine Gegenkraft wirksam wird, erhöht sich die Anpresskraft infolge der im längenelastischen Element 6 eingespeicherten Federkraft und ein ungewolltes Lockern der Anpresskraft wird vermieden. Das Abheben des 5 Schliesskörpers 4 vom Endanschlag 8 wird hingegen durch die Wirkung des längenelastischen Elementes 6 erleichtert. Bei Ausgestaltung der Geradführung 5 für eine Rückdichtung 8' wird die Ausführung des längenelastischen Elementes 6 so gewählt, dass auch eine Vorspannung im Rückdichtungssinne io wirksam werden kann. Die Zugkraft aus der Schubstange 3 wirkt dann insbesondere auf die Zugkraftsicherung 10 unter Mitnahme des Geradführungselementes 5. Die abgewinkelte Anordnung des Antriebsmotors 11 kann insbesondere bei heissen Ventilkörpern dazu beitragen, diesen vor unzulässi-i5 gen Erwärmungen besser zu schützen als wenn er koaxial unmittelbar über dem Schliesskörper liegen würde. Über dem Einbauflansch 12 besteht eine günstige Montagemöglichkeit für das erste Lagerl3, das eigentliche Kurbelgetriebe 2 und das zweite Lager 14. Die kurzen Abstände der Abstützungen 2o und geringen Knicklängen der beanspruchten Teile erlauben eine sehr festigkeitsgünstige Gestaltung. Dadurch spielen auch gewisse Uberdimensionierungen eine geringere Rolle, so dass andererseits wieder die Verwendbarkeitsmöglichkeiten dieser Konstruktion bei gleichen Hauptabmessungen auch 25 für unterschiedlich grosse Stellkräfte gegeben sind. Bei Ausführung des Befestigungsendes 15 am freien Ende des Schliesskörpers 4 für variable Anschlüsse lassen sich beispielsweise die unterschiedlichsten Absperrkörper 16 oder andersartige Betätigungselemente am gleichen Grundelement leicht 30 befestigen.

Durch das Zusammenwirken des Kurbelgetriebes 2 und des längenelastischen Elementes 6 werden viele Nachteile sowohl der bisher hauptsächlich bevorzugten Spindelbetätigung, wie z.B. die grossen Bauhöhen und unzuverlässigen 35 Stopfbuchsen bzw. verschleissanfälligen Antriebe und hohen Herstellkosten vermieden und der Einsatzbereich solcher Kurbelantriebe erheblich erweitert.

C

1 Blatt Zeichnungen

Claims (3)

649144 PATENTANSPRÜCHE

1. Kurbelantrieb an einer Absperrvorrichtung,

- mit einem Stellmotor, einem Kurbelgetriebe, einem Einbauflansch und einem in einem Gehäuse gegen einen Endanschlag verschieblichen Schliesskörper,

- welcher mit dem Stellmotor über das Kurbelgetriebe triebmässig verbunden ist

- und wobei das Kurbelgetriebe in einem im Einbauflansch angeordneten ersten Lager gelagert ist, gekennzeichnet durch die Merkmale:

- Das Kurbelgetriebe (2) ist am freien Ende der Kurbelwelle durch ein zweites Lager (14) im Gehäuse (1) gelagert.

- zwischen einer Schubstange (3) und dem Schliesskörper (4) ist ein vorspannbares, längenelastisches Element (6) vorgesehen.

2. Kurbelantrieb nach Anspruch 1, gekennzeichnet durch das Merkmal: Zwischen der Schubstange (3) und dem längenelastischen Element (6) ist eine Geradführung (5) in Richtung der Hauptachse des Schliesskörpers (4) vorgesehen.

3. Kurbelantrieb nach Anspruch 2, gekennzeichnet durch die Merkmale:

- Der Schliesskörper (4) weist eine, im Rückdichtungssin-ne aktivierbare zweite Dichtfläche (9) am antriebsseitigen Rande der Geradführung (5) auf;

- der Endanschlag (8) ist im voll geöffneten Zustand des Schliesskörpers (4) durch eine Vorspannungseinrichtung (7) mit zusätzlicher Schliesskraft belastbar.