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Die vorliegende Erfindung betrifft eine Betätigungseinrichtung für ein Ventil mit einer Antriebswelle, die mit einem Ventilschließglied koppelbar ist.
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Aus dem Stand der Technik sind derartige Betätigungseinrichtungen in Fluidtechniksystemen mit Absperrarmaturen, welche beispielsweise durch Antriebe, pneumatisch, elektrisch oder hydraulisch gesteuert, geschaltet oder geregelt werden, bekannt. Die genannten Fluidtechniksysteme können für gasförmige, feste und/oder flüssige Medien oder deren Gemische ausgelegt sein.
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Aus dem Stand der Technik ist es beispielsweise bekannt, Ventile an Fluidtechniksystemen zum Regeln (z. B. Öffnen oder Schließen) mit Kugelhähnen, Schiebern, Absperrklappen usw. zu kombinieren. Hierbei wird eine Antriebswelle der genannten Absperrarmaturen fest mit einer Antriebswelle der genannten Betätigungseinrichtung verbunden. Ein Nachteil von derartigen Vorrichtungen aus dem Stand der Technik ist es, dass es bei einem Notfall und/oder Ausfall der Antriebseinheit (Motor) oftmals nicht möglich ist, das Ventil schnell zu schließen oder zu öffnen. Dies gilt insbesondere für Absperrarmaturen, welche automatisch gesteuert oder geregelt werden.
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Die Druckschriften
US 2,621,678 A ,
WO 2007/017831 A1 und
US 3,687,415 A beschreiben Betätigungseinrichtungen für ein Ventil mit Merkmalen des Oberbegriffs des Anspruchs 1. Der Nachteil der in den genannten Druckschriften beschriebenen Einrichtungen besteht u. a. darin, dass es kaum möglich ist, die Antriebswelle in einer vom Ventilschließglied dauerhaft entkoppelten Stellung zu halten. Eine entkoppelte Stellung kann dauerhaft nur mittels einer Bedienperson gehalten werden, wobei die Bedienperson hierzu Werkzeug verwenden muss. Eine schnelle und unkomplizierte Bedienung eines Ventils ist dadurch kaum möglich.
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Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, die Nachteile des Standes der Technik zu überwinden.
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Diese Aufgabe wird gelöst durch eine Betätigungseinrichtung mit den Merkmalen des Anspruchs 1.
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Durch das axial verschiebbare Kopfteil kann die Antriebswelle der Betätigungseinrichtung von der Antriebswelle am Ventil entkoppelt werden.
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Bei der erfindungsgemäßen Betätigungseinrichtung weist das axial verschiebbare Kopfteil der Antriebswelle mindestens eine, vorzugsweise zwei, Handbetätigungseinrichtungen, vorzugsweise radial abstehende Stifte, auf. Diese Handbetätigungseinrichtungen ermöglichen eine schnelle und einfache Entkopplung der Antriebswelle der Betätigungseinrichtung von einem Ventilschließglied. Bei einer bevorzugten Ausführungsform befinden sich zwei Handbetätigungseinrichtungen am axial verschiebbaren Kopfteil, die einen Winkel von ca. 180° einschließen. Durch diese Anordnung kann das axial verschiebbare Kopfteil in einfacher Art und Weise und ohne sich zu verkeilen verschoben werden.
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Die erfindungsgemäße Betätigungseinrichtung weist eine Hülse zur teilweisen Aufnahme der Antriebswelle auf.
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Die genannte Hülse weist eine als Führung für die Handbetätigungseinrichtung ausgebildete Aussparung auf, wobei die Handbetätigungseinrichtung in der Aussparung axial verschiebbar und einrastbar ist. Dadurch kann die Handbetätigungseinrichtung in einer vom Ventilschließglied dauerhaft entkoppelten Stellung gehalten werden. Im Falle von zwei Handbetätigungseinrichtungen weist die Hülse zwei Führungen für die Handbetätigungseinrichtungen auf.
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Bei einer weiteren Ausführungsform der erfindungsgemäßen Betätigungseinrichtung kann das axial verschiebbare Kopfteil der Antriebswelle der Betätigungseinrichtung von deren Lagerteil entkoppelt werden. Auch in diesem Fall wäre eine Entkopplung der Betätigungseinrichtung von einem Ventilschließglied möglich.
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Vorzugsweise ist das Kopfteil der Antriebswelle als Innenvierkant ausgebildet, der an einem Außenvierkant des Lagerteils formschlüssig geführt ist. Die Vierkantform ist u. a. wegen der relativ einfachen Herstellbarkeit bevorzugt. Zur besseren Einpassung des Außenvierkants des Lagerteils in das Kopfteil, weist der Innenvierkant des Kopfteils vorzugsweise Aussparungen, insbesondere kreisförmige Aussparungen, an den vier Kanten auf.
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Bei einer speziellen Ausführungsform der erfindungsgemäßen Betätigungseinrichtung ist die erfindungsgemäße Bestätigungseinrichtung durch eine Antriebseinheit für die Antriebswelle gekennzeichnet. Diese Antriebseinheit kann beispielsweise ein Elektromotor sein. Diese Antriebseinheit kann automatisch geregelt/gesteuert werden.
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Vorzugsweise weist die erfindungsgemäße Betätigungseinrichtung eine Konsole zur festen Verbindung mit dem Ventil auf, in der das axial verschiebbare Kopfteil der Antriebswelle angeordnet ist. Die Konsole weist vorzugsweise Aussparungen für Befestigungsmittel, wie beispielsweise Schrauben, zur festen Verbindung mit dem Ventil und/oder einer Antriebseinheit auf.
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Bei einer bevorzugten Ausführungsform der erfindungsgemäßen Betätigungseinrichtung ist das axial verschiebbare Kopfteil mittels eines federelastischen Elements, insbesondere einer Feder, in Richtung des Ventilschließglieds vorgespannt. Beim Entkoppeln wird vorzugsweise das axial verschiebbare Kopfteil entgegen der Federkraft des federelastischen Elements mit Hilfe der Handbetätigungseinrichtung in die vom Ventilschließglied entgegengesetzte Richtung geführt und in der Aussparung der oben genannten Hülse eingerastet. Beim erneuten Koppeln der Antriebswelle mit dem Ventilschließglied wird dann die axial verschiebbare Hülse nach dem Entrasten der Handbetätigungseinrichtung wieder in Richtung des Ventilschließgliedes gebracht.
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Besonders bevorzugt ist das Kopfteil der Antriebswelle im Kopplungsbereich mit dem Ventilschließglied derart ausgebildet und an die Form des Ventilschließglieds, insbesondere einer Schaltwelle des Ventilschließglieds, angepasst, dass es nach einem Entkoppeln nur in der vor der Entkopplung bestehenden Stellung wieder mit dem Ventilschließglied gekoppelt werden kann. Durch diese spezielle Schaltlogik wird erreicht, dass die Stellung des Ventilschließglieds vor der Entkopplung quasi abgespeichert wird.
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Um bei der Form des Ventilschließglieds bzw. der Schaltwelle des Ventilschließglieds nicht eingeschränkt zu sein, kann dieses vor der Kopplung mit einem an die Geometrie des Kopplungsbereiches angepassten Ausgleichelements, z. B. einem Wirkelblech, Polygon, Dreikant etc., versehen werden.
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Die Erfindung betrifft ferner ein Ventil, welches dadurch gekennzeichnet ist, dass es eine erfindungsgemäße Betätigungseinrichtung aufweist.
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Ferner umfasst die Erfindung weitere Vorrichtungen, die mit der erfindungsgemäßen Betätigungseinrichtung versehen sind, wie beispielsweise Absperrorgane, Regelarmaturen, Hähne Absperrarmaturen, Küken u. s. w..
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Weitere Merkmale der Erfindung ergeben sich aus der nachfolgenden Beschreibung bevorzugter Ausführungsformen der Erfindung in Verbindung mit den Zeichnungen und den Unteransprüchen. Hierbei können die einzelnen Merkmale jeweils für sich allein oder in Kombination miteinander verwirklicht sein.
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In den Zeichnungen zeigen:
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1: einen Längsschnitt durch eine erfindungsgemäße Betätigungseinrichtung (ohne Antriebsmotor und ohne Ventil);
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2: eine Draufsicht auf die Unterseite (Kopplungsbereich mit einem Ventilschließglied) der Betätigungseinrichtung nach 1;
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3: eine Seitenansicht der Betätigungseinrichtung nach 1;
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4: eine Draufsicht auf die Oberseite der erfindungsgemäßen Betätigungseinrichtung nach 1,
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5: eine Schnittdarstellung, geschnitten entlang der Linie B-B in 2;
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6: eine Schnittdarstellung, geschnitten entlang der Linie A-A in 3;
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7: eine Schnittdarstellung, geschnitten entlang der Linie C-C in 4;
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8: eine Draufsicht auf die Oberseite der Schiebehülse aus den 1–7 (Kopplungsbereich mit einem Antrieb);
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9: eine Draufsicht auf die Unterseite (Kopplungsbereich mit einem Ventilschließglied) der Schiebehülse aus den 1–7;
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10: eine schematische Darstellung einer typischen Anordnung einer erfindungsgemäßen Betätigungseinrichtung.
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1 zeigt einen Längsschnitt durch eine erfindungsgemäße Betätigungseinrichtung 1. Die Betätigungseinrichtung 1 weist ein Gehäuse 2 mit einer Oberseite 3 und einer Unterseite 4 auf. Das Gehäuse 2 weist sowohl in seiner Oberseite 3 als auch in seiner Unterseite 4 Aussparungen 5 auf. Diese Aussparungen 5 dienen zum einen zur Befestigung einer Antriebseinheit (z. B. Elektromotor), und zum anderen zur Befestigung der Betätigungseinrichtung 1 an einem Regal- oder Absperrorgan (z. B. Kugelhahn) eines Fluidtechnikventils.
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Die Betätigungseinrichtung 1 weist eine Antriebswelle 6 mit einem Lagerteil 7 und einer axial verschiebbaren als Kopfteil ausgebildete Schiebehülse 8 auf. Die Scheibehülse 8 ist als Innenvierkant ausgebildet und ist am Lagerteil 7, welches als Außenvierkant ausgebildet ist, formschlüssig geführt. An die Schiebehülse 8 sind zwei Handbetätigungsstifte 9 angeformt, wobei in der vorliegenden Zeichnung nur einer der beiden Handbetätigungsstifte gezeigt ist. Mit Hilfe der Handbetätigungsstifte 9 kann die Schiebehülse 8 axial am Lagerteil 7 verschoben werden.
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Die Betätigungsseinrichtung 1 weist ferner eine zylinderförmige Hülse 10 auf, welche zwei schlitzförmige Aussparungen 11 aufweist (hier nur eine gezeigt). Die schlitzförmigen Aussparungen gehen jeweils unmittelbar in eine Rastaufnahme 12 für die Handbetätigungsstifte 9 über (siehe hierzu insbesondere 3). Die Betätigungseinrichtung 1 weist innerhalb der starren Hülse 10 eine Feder 13 auf, mit Hilfe derer die Schiebehülse 8 in Richtung eines hier nicht dargestellten Ventilschließglieds vorgespannt ist.
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Die Schiebehülse 8 weist einen Kopplungsbereich 14 zur Kopplung mit dem hier nicht dargestellten Ventilschließglied auf. Auf dieses Ventilschließglied ist mittels einer Schraube 15 ein Winkelblech 16 befestigt. Die Stirnseite 17 des Winkelblechs 16 weist eine rechteckige Form auf und ist derart dimensioniert, dass es in der Schiebehülse 8 formschlüssig aufgenommen werden kann. Durch die Geometrie der Stirnseite 17 des Winkelblechs 16 und die korrespondierende Geometrie im Inneren der Schiebehülse 8 ist ein Koppeln der Schiebehülse mit dem Ventilschließglied nur in einer bestimmten Stellung der Schiebehülse 8 möglich. Im gekoppelten Zustand befindet sich das Ventilschließglied (z. B. Antriebswelle eines Kugelhahns) mit daran befestigtem Winkelblech 16 in der Schiebehülse 8 und wird in dieser formschlüssig gehalten. Zum Erreichen des hier gezeigten entkoppelten Zustandes wird die Schiebehülse 8 axial am Lagerteil 7 von dem Ventilschließglied weg in Richtung der Oberseite 3 des Gehäuses 2 geschoben. Dies geschieht mit Hilfe der Handbetätigungsstifte 9, welche in den schlitzförmigen Aussparungen 11 in Richtung der Oberseite 3 des Gehäuses 2 geführt werden und in den Rastaufnahmen 12 eingerastet werden. Das Verschieben der Schiebehülse 8 zum Entkoppeln erfolgt entgegen der Federkraft der Feder 13. Durch das Verschieben der Schiebehülse 8 wird das Ventilschließglied (Antriebswelle) freigegeben und kann beispielsweise im Störfall mittels eines Gabelschlüssels zum Öffnen oder Schließen des Ventils betätigt werden.
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Beim Einrasten der Handbetätigungsstifte 9 in die Rastaufnahmen 12 wird die die Antriebswelle 6 mit ihrem Lagerteil 7 und ihrer Schiebehülse 8 um ein Stück verdreht. Durch die Form der Stirnseite 17 des Winkelblechs 16 und der Geometrie im Kopplungsbereich 14 der Schiebehülse 8 ist ein erneutes Koppeln der Schiebehülse 8 mit dem Ventilschließglied nur in der Stellung möglich, in der vorher die Entkopplung stattgefunden hat.
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2 zeigt eine Draufsicht auf die Unterseite (Kopplungsbereich mit einem Ventilschließglied) der Betätigungseinrichtung nach 1. In dieser Darstellung ist die Unterseite 4 des Gehäuses 2 mit vier Aussparungen 5 zu sehen. Des Weiteren sind die beiden Handbetätigungsstifte 9 zu erkennen. Ferner ist der Kopplungsbereich 14 der Schiebehülse 8 zu sehen. Die Schiebehülse 8 weist einen Innenvierkant 18 zur Aufnahme des Lagerteils 7 auf. Dieser Innenvierkant weist an seinen Ecken jeweils eine kreisförmige Aussparung 19 zur besseren Aufnahme des Lagerteils 7 auf. Der Innenvierkant 18 und Aussparungen 19 erstrecken sich über die gesamte Länge des Lagerteils 7 und sind als durchgängiger Kanal ausgebildet. Die Aussparungen 19 sind gegenüber einer Längsachse der Hülse 8 konzentrisch angeordnet.
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Des Weiteren ist in dieser Darstellung das Winkelblech 16 zu erkennen. Zur Aufnahme des Winkelblechs 16 weist die Schiebehülse 8 im Kopplungsbereich 14 einen weiteren Innenvierkant 20 mit vier Eckaussparungen 21 auf. Diese Eckaussparungen 21 sind exzentrisch in der Schiebehülse 8 angeordnet. Der Innenvierkant 20 sowie die Aussparungen 21 sind nicht durchgängig, sondern durchdringen die Schiebehülse 8 nur teilweise.
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Das Winkelblech 16 ist mit Hilfe der Schraube 15 an einer Antriebswelle eines Kugelhahnventils (hier nicht gezeigt) befestigt.
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3 zeigt eine Seitenansicht der Betätigungseinrichtung nach 1. Der Unterschied zu 1 besteht darin, dass die Betätigungseinrichtung in der vorliegenden Zeichnung im gekoppelten Zustand mit der Antriebswelle des Kugelhahnventils gezeigt ist. Dies ist daran zu erkennen, dass der Handbetätigungsstift 9 am unteren Ende der schlitzförmigen Aussparung 11 und nicht in der Rastaufnahme 12 positioniert ist.
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4 zeigt eine Draufsicht auf die Oberseite der erfindungsgemäßen Betätigungseinrichtung nach 1. In dieser Darstellung ist die Oberseite 3 des Gehäuses 2 mit vier Aussparungen 5 zu erkennen. Ferner zu sehen ist das Lagerteil 7 welches einen kreisförmigen Kragen 22 aufweist, welcher formschlüssig in die Hülse 10 eingepasst ist.
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8 zeigt eine Draufsicht auf die Schiebehülse 8 in dem dem Kopplungsbereich 14 entgegen gesetzten Bereich. Zu erkennen ist hier der Innenvierkant 18 zur Aufnehme des Lagerteils 7 mit den Aussparungen 19. Die kreisförmigen Aussparungen 19 sind konzentrisch in der Schiebehülse 8 eingebracht. Der Innenvierkant 18 sowie die Aussparungen 19 durchdringen die Schiebehülse in ihrer gesamten Länge.
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9 zeigt eine Draufsicht auf die Unterseite (Kopplungsbereich mit einem Ventilschließglied) nach einem der 1–7. Zu erkennen ist wiederum der Innenvierkant 18 mit den Aussparungen 19. Ferner ist ein weiterer Vierkant 20 mit Aussparungen 21 zu erkennen, die sich nicht über die komplette Länge der Schiebehülse erstrecken. Die Aussparungen 21 sind exzentrisch angeordnet und korrespondieren mit der Geometrie des Winkelblechs 16 (siehe z. B. 1), um das Winkelblech 16, welches an einer Antriebswelle eines Ventils montierbar ist, formschlüssig aufzunehmen.
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10 zeigt zum besseren Verständnis der Erfindung eine schematische Darstellung einer typischen Anordnung einer erfindungsgemäßen Betätigungseinrichtung 100 zwischen einem Antrieb 101 und einem Ventil 102. Der Antrieb 101 ist mit seiner Antriebswelle 103 mit einer Antriebswelle 104 der Betätigungseinrichtung 100 verbindbar. Die Betätigungseinrichtung 100 ist wiederum über ihre Antriebswelle 105 mit der Schaltwelle 106 eines Ventilschließglieds 107 des Ventils 102 verbindbar.
