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Die Erfindung betrifft einen Ventilantrieb mit einer zylindrischen Laufbuchse für einen darin axial verfahrbaren Kolben, und mit wenigstens einer im Bereich eines der axialen Enden der zylindrischen Laufbuchse vorgesehenen Stirnwand, sowie einer mit einem Kolben verbundenen axialen Spindel, die an ihrem dem Kolben gegenüberliegenden freien Ende mit einer Stellungsanzeige versehen ist.
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Die
DE 20 2005 006 795 U1 offenbart eine Antriebsvorrichtung mit einem Stellungsregler, der Bestandteil einer Reglerpatrone ist, die als Baueinheit von der einem Antriebsraum der Antriebsvorrichtung axial entgegengesetzten Seite her durch eine Installationsöffnung hindurch in einen durch eine einstückige Verlängerung des Antriebsgehäuses axial im Anschluss an den Antriebsraum definierten Aufnahmeraum eingesetzt ist.
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Die
DE 10 2013 111 663 A1 offenbart eine Vorrichtung zur Stellungsanzeige einer Ventilspindel, wobei die Vorrichtung ein erstes optisches Anzeigeelement in Form einer ersten LED und ein zweites optisches Anzeigeelement in Form einer zweiten LED zur Anzeige einer ersten und einer zweiten Position aufweist, wobei dem ersten Anzeigeelement eine erste Endlageanzeige und dem zweiten Anzeigeelement eine zweite Endlageanzeige zugeordnet ist.
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Die
US 6,007,045 A offenbart eine Membranventilanordnung, bei der ein an einem freien Ende einer Spindel angeordneter Anzeigestift vorgesehen ist, der in einer oberen Endlage der Spindel in eine am oberen Ende eines Antriebsgehäuses der Membranventilanordnung angeordneten Sichtkappe einfährt.
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Die
EP 0 125 380 A2 offenbart ein thermostatbestätigtes Ventil zur Regelung des Durchflusses eines flüssigen Mediums, wobei in der Wandung des Ventilgehäuses eine in radialer Richtung zum Ventilgehäuse verlaufende Bohrung ausgebildet ist, in die ein hülsenförmiges Schauglas mit Anzeigemarkierungen zum Ablesen der Stellung einer Betätigungsstange eingeschraubt ist.
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Insbesondere pneumatische Ventilantriebe sind in den unterschiedlichsten Ausführungsformen bekannt. Diese Ventilantriebe werden zur Ansteuerung von Prozessventilen verwendet, wobei sie eine Laufbuchse aufweisen, in welcher ein Kolben pneumatisch axial verschiebbar ist. Mittels dieses Kolbens wird ein Ventilglied zwischen einer Offen- und einer Schließstellung bewegt, wodurch das Prozessventil geöffnet bzw. verschlossen wird. Zur Befestigung des Ventilglieds am Kolben weist dieser eine Spindel auf, die in wenigstens der dem Ventilglied zugewandten Stirnwand axial geführt und nach außen abgedichtet ist. Um die Position der Spindel und dadurch die Funktionsstellung des Prozessventils nach außen anzeigen zu können, besitzt die Spindel ein Anzeigeglied, welches abhängig vom Hub der Spindel und der Art des Antriebs unterschiedlich lang sein muss. Das Anzeigeglied muss also mehr oder weniger weit in die Spindel eingeschraubt werden oder es muss ein anderes Anzeigeglied verwendet werden, welches länger oder kürzer ist.
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Der Erfindung liegt die Aufgabe zu Grunde einen Ventilantrieb bereit zu stellen, dessen Anzeigeglied flexibel bei Ventilantrieben mit den unterschiedlichsten Spindeln und den unterschiedlichsten Hüben verwendbar ist.
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Diese Aufgabe wird bei einem Ventilantrieb der eingangs genannten Art erfindungsgemäß dadurch gelöst, dass die Stellungsanzeige bezüglich einer axialen Position der Spindel insbesondere variabel einstellbar ist, wobei die Stellungsanzeige eine Sichtkappe sowie ein Trägerelement aufweist, und die Sichtkappe und das Trägerelement gegeneinander in axialer Richtung verstellbar oder einstellbar sind.
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Die erfindungsgemäße Lösung besitzt das wesentliche Merkmal, dass die Stellungsanzeige nicht starr sondern einstellbar oder verstellbar ist. Dies erfolgt dadurch, dass die Sichtkappe gegenüber dem Trägerelement oder das Trägerelement gegenüber der Sichtkappe einstellbar ist. Die Sichtkappe und das Trägerelement besitzen vor der erstmaligen Betätigung der Spindel eine gegenseitige Position, in der sie maximal voneinander entfernt, d.h. auseinander gefahren sind. Wird die Spindel beim Betätigen des Ventilantriebs in eine Position gefahren, in welcher das Prozessventil seine Maximalöffnung aufweist, dann wird die Stellungsanzeige in die maximale Öffnungsposition verfahren. Die Sichtkappe schlägt dabei aber vorher, d.h. bevor die Stellungsanzeige seine maximale Öffnungsposition einnimmt, an einem Anschlag an, so dass nun die Sichtkappe und das Trägerelement gegeneinander gefahren werden, da das Trägerelement weiterhin von der Spindel in Öffnungsrichtung verfahren wird. Hat die Spindel ihre Maximalposition erreicht, dann nimmt auch das Trägerelement die Maximalposition ein und zeigt diese durch die Sichtkappe an. Eine weitere gegenseitige Verstellung von Sichtkappe und Trägerelement erfolgt nicht mehr. Die Position der Sichtkappe entspricht nun der Maximalposition der Spindel und der Maximalposition oder maximalen Öffnungsposition des Ventilgliedes. Der Ventilantrieb kann also mit unterschiedlichen Prozessventilen und mit unterschiedlichen Ventilgliedern sowie mit unterschiedlichen Spindeln bestückt werden, ohne dass die Spindel mit einer entsprechend angepassten Stellungsanzeige versehen werden muss. Die Stellungsanzeige passt sich beim erstmaligen Betätigen der Spindel automatisch an die maximale Verfahrposition an, d.h. die Verstellung der Sichtkappe gegenüber dem Trägermodul ist einmalig einstellbar.
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Bei einem bevorzugten Ausführungsbeispiel erfolgt die Einstellung mittels Rasten. Rasten haben den Vorteil, dass die Einstellung in diskreten Stufen erfolgt, die vorbestimmbar sind. Außerdem verhindern die Rasten eine selbsttätige und ungewollte Verstellung einer einmal eingestellten Stellungsanzeige.
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Bei einer Variante der Erfindung ist vorgesehen, dass die Sichtkappe das Trägerelement zumindest teilweise in axialer Richtung umgreift. Das Trägerelement fährt quasi in die Sichtkappe ein und wird von dieser geschützt. Dadurch wird aber auch der gesamte Verstell- und Einstellmechanismus beschützt und ist von außen nicht sichtbar. Die Stellungsanzeige erfährt dadurch ein ansprechendes äußeres Erscheinungsbild.
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Bei einer anderen, alternativen Variante der Erfindung ist vorgesehen, dass das Trägerelement die Sichtkappe zumindest teilweise in axialer Richtung umgreift. Bei dieser Lösung kann die Sichtkappe relativ klein ausgeführt werden, so dass sie z.B. eine Sichtöffnung an einem den Ventilantrieb verschließenden Deckel durchgreifen oder in diesen zumindest so weit eingreifen kann, dass die Sichtkappe zwar geschützt ist, aber von außen sichtbar wird. Der Deckel muss nicht unbedingt transparent ausgeführt sein und die Sichtkappe ist auch fühlbar.
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Bei einer einfachen Lösung ist die Stellungsanzeige, und insbesondere das Trägerelement, am freien Ende der Spindel befestigbar. Die axiale Bewegung der Spindel wird direkt proportional auf die Stellungsanzeige übertragen und deren Verstellung bzw. Einstellung erfolgt ohne zusätzliche Bauelemente.
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Bei einer bevorzugten Ausführungsform der Erfindung ist vorgesehen, dass das Trägerelement an seinem der Sichtkappe zugewandten Ende Rasthaken aufweist, die mit der Sichtkappe verrastbar oder verhakbar sind. Beim Einschieben des Trägerelements in die Sichtkappe, was beim erstmaligen Verschieben der Spindel erfolgt, greifen die Rasthaken mehr oder weniger weit in die Sichtkappe ein und halten das Trägerelement in dieser Position fest. Wird die Spindel wieder zurückgezogen, dann nimmt das Trägerelement die Sichtkappe mit, wobei die gegenseitige Lage von Trägerelement und Sichtkappe beibehalten wird.
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Um die Rastaufnahmen sicher Ergreifen zu können, weist die Sichtkappe zumindest an ihrem dem Trägerelement zugewandten Ende Rastaufnahmen auf. In diese Rastaufnahmen greifen sie Rasthaken ein, die dann die Sichtkappe sicher festhalten. Dabei können sowohl die Rasthaken als auch die Rastaufnahmen individuell aufeinander abgestimmt sein, und z.B. ein Sägezahnprofil aufweisen, so dass Trägerelement und Sichtkappe zwar mit geringer Kraft ineinander geschoben werden können, ein Entfernen jedoch nur unter hohem Kraftaufwand möglich ist.
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Eine Weiterbildung der Erfindung und eine bevorzugte Ausführungsform sehen vor, dass die Rasthaken an Rastfingern vorgesehen sind, wobei die Rastfinger an der Sichtkappe oder dem Trägerelement vorgesehen sind und in Richtung des anderen Bauteils abstehen. Hierdurch können optimal relativ hohe Kräfte in axialer Richtung übertragen werden, wohin die Kräfte in Umfangsrichtung vernachlässigbar gering sind.
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Mit Vorzug greifen die Rastfinger in das gegenüberliegende Bauteil ein und liegen an deren Innenwand an. Dabei weisen die Rastfinger radial nach außen abragende Rasten auf, die in Umfangsnuten einfahren, die an der Innenwand vorgesehen sind. Alternativ weist die Innenwand ein Innengewinde auf, in welches die Rasten axialer Richtung einfahren und in radialer Richtung greifen. Ein gegenseitiges Lösen von Trägerelement und Sichtkappe ist nach dem Entfernen der Stellungsanzeige einfach ermöglicht.
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Eine Montage der Stellungsanzeige an der Spindel wird auf einfache Weise ermöglicht, indem das Trägerelement einen axial abragenden Stutzen aufweist, der an der Spindel befestigbar, insbesondere in diese einschraubbar ist. Die Stellungsanzeige kann somit an jeder Spindel befestigt werden. Hierfür hat der Stutzen erfindungsgemäß ein Außengewinde, der in eine entsprechende Gewindebohrung eingeschraubt wird.
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Die Position der Spindel und somit die Offen- oder Schließstellung des Prozessventils wird bereits von weitem dadurch ersichtlich, dass die Sichtkappe eine Signalfarbe aufweist. Die Einfärbung kann auch in jeder gewünschten Farbe erfolgen, insbesondere auch z.B. in der Hausfarbe des Herstellers oder kann nach Kundenwunsch ausgeführt sein.
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Das Austauschen und Anpassen der Sichtkappe an Kundenwünsche erfolgt erfindungsgemäß auf einfache Weise dadurch, dass die Sichtkappe aus Kunststoff besteht. Zudem wird das Gewicht des Ventilantriebes verringert.
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Ein Anschlag für die Sichtkappe, insbesondere beim anfänglichen Einstellen der Stellungsanzeige wird dadurch erzeugt, dass die Sichtkappe von einem Deckel übergriffen ist, und der Deckel transparent ausgeführt und mit der Laufbuchse verbunden ist. Der Deckel dient auch als Schutz für die Stellungsanzeige.
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Weitere Vorteile, Merkmale und Einzelheiten der Erfindung ergeben sich aus der nachfolgenden Beschreibung, in der unter Bezugnahme auf die Zeichnung ein besonders bevorzugtes Ausführungsbeispiel der Erfindung beschrieben ist.
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In der Zeichnung zeigen die
- 1 einen Längsschnitt durch eine bevorzugte Ausführungsform des erfindungsgemäßen Ventilantriebs in Ruhelage;
- 2 eine vergrößerte Wiedergabe des Ausschnitts II gemäß 1, eine bevorzugte Stellungsanzeige zeigend;
- 3 einen Längsschnitt durch den Ventilantriebs gemäß 1 in der Arbeitslage;
- 4 eine vergrößerte Wiedergabe des Ausschnitts IV gemäß 3, eine bevorzugte Stellungsanzeige in der Arbeitslage zeigend;
- 5 einen Längsschnitt durch eine vergrößerte Wiedergabe der Stellungsanzeige;
- 6a die Ansicht gemäß 5; und
- 6b die Ansicht gemäß 5 mit maximal zusammengeschobener Stellungsanzeige.
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Die 1 zeigt ein bevorzugtes Ausführungsbeispiel des erfindungsgemäßen Ventilantriebs, der insgesamt mit 10 bezeichnet ist. Der Ventilantrieb 10 weist im Wesentlichen eine Laufbuchse 12 auf, die im Bereich ihres axialen unteren Endes in einer ersten Stirnwand 14 endet und im Bereich ihres axialen oberen Endes eine zweite Stirnwand 16 aufweist. In der Laufbuchse 12 ist ein Kolben 18 axial verschieblich gelagert, wobei der Kolben 18 mittels einer Dichtung 20 an der Innenwand der Laufbuchse 12 anliegt. Ferner befindet sich oberhalb der oberen Stirnwand 16 ein Deckel 22, der diese nach oben abschließt. In diesem Deckel 22 befindet sich ein transparentes Schauglas 24 oder eine durchsichtige Kappe. Sowohl in der unteren als auch in der oberen Stirnwand 14 und 16 wird über Führungsmittel und Dichtungen 26 eine Spindel 28 axial geführt, an welcher der Kolben 18 befestigt ist. Das untere Ende der Spindel 28 weist eine Kupplung 30 auf, an welcher ein (nicht dargestelltes) Ventilglied für ein (ebenfalls nicht dargestelltes) Prozessventil angeschlossen werden kann. Das obere Ende der Spindel 28 durchsetzt die obere Stirnwand 16 und ragt, abhängig von der Position der Spindel 28, mehr oder weniger weit über die Stirnwand 18 vor.
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Außerdem ist erkennbar, dass die obere Stirnwand 16 auf ihrer vom Kolben 18 abgewandten Seite eine hülsenförmige Verlängerung 32 aufweist, die mit einer zentralen durchgängigen Öffnung 34 versehen ist, die von der Spindel 28 durchgriffen wird. Auf der radialen Innenseite weist die hülsenförmige Verlängerung 32 ein Innengewinde 36 auf, in welches eine Hülse 38 mit einem radial nach außen abragenden Kragen 40 einschraubbar ist. Der Kragen 40, der mit Abstand zum oberem freiem Ende der Hülse 38 liegt, dient als Einschraubbegrenzer und sitzt auf der Oberseite der Verlängerung 32 auf. Auf den oberhalb des Kragens 40 sich befindenden Teil der Hülse 38, der auf seiner Außenseite mit einem Gewinde versehen ist, ist das ein Innengewinde aufweisende Schauglas 24 aufgeschraubt. Dem Innengewinde gegenüber weist das Schauglas 24 an seiner Außenseite eine umlaufende Dichtung auf, so dass weder Schmutz noch Fluide ins Innere des Deckels 22 eindringen können.
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Die 2 zeigt eine vergrößerte Wiedergabe des Ausschnitts II gemäß 1 und es ist das freie Ende der Spindel 28 erkennbar. In dieses freie Ende ist eine Stellungsanzeige 42 eingeschraubt, was später noch beschrieben wird. Die 1 und 2 zeigen eine Position der Spindel 28 in der unteren Lage, in welcher das Prozessventil z.B. geschlossen ist.
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In den 3 und 4, in welcher gleiche Bauteile gleiche Bezugszeichen aufweisen, nimmt die Spindel 28 eine obere Position ein, in welcher das Prozessventil z.B. vollständig offen ist. In dieser Position der Spindel 28 liegt die Stellungsanzeige 42 an der Unterseite des Schauglases 24 an, so dass sie von außen, d.h. durch das Schlauglas 24 hindurch, sichtbar ist. Über das Schauglas 24 kann also ermittelt werden, welche Position das Ventilglied und somit welche Funktionsstellung das Prozessventil einnimmt.
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Bei der erstmaligen Inbetriebnahme des Ventilantriebs 10 wird die Stellungsanzeige 42 eingestellt. Hierfür weist die Stellungsanzeige 42, wie aus 5 erkennbar, ein Trägerelement 44 und eine Sichtkappe 46 auf. Das Trägerelement 44 ist an seiner Unterseite mit einem Stutzen 48 verlängert, der insbesondere einteilig vom Trägerelement 44 abragt. Über dessen Außengewinde 50 ist der Stutzen 48 und somit die Stellungsanzeige 42 in eine Gewindebohrung des freien Endes der Spindel 28, wie in 1 gezeigt, eingeschraubt.
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Das Trägerelement 44 besitzt insgesamt vier über dem Umfang verteilte und nach oben abragende Rastfinger 52, die geringfügig in radialer Richtung elastisch sind. Am freien Ende weisen die Rastfinger 52 radial nach außen abragende Rasthaken 54 auf, die an der Innenwand der Sichtkappe 46 anliegen. Diese Innenwand ist mit einer Vielzahl von Rastaufnahmen 56, z.B. von umlaufenden Ringnuten oder Gewindegängen eines Innengewindes, versehen. In die unterste Rastaufnahme 56 greift in der 5 der jeweilige Rasthaken 54 der Rastfinger 52 ein.
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Wird nun die Spindel 28, wie in den 3 und 4 dargestellt, in Richtung der oberen Position bewegt, dann liegt die Sichtkappe 46 an der Unterseite des Schauglases 24 an, bevor die Spindel 28 die oberste Position erreicht hat. Bei einer weiteren Verschiebung der Spindel 28 wird das Trägerelement 44 allmählich in die Sichtkappe 46 eingeschoben und die Rasthaken 54 wandern von der untersten Rastaufnahme 56 allmählich nach oben, bis die Spindel 28 ihre oberste Position erreicht hat.
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Die 6a zeigt die Stellungsanzeige 42 in ihrer Ausgangslage, in welcher das Trägerelement 44 vollständig aus der Sichtkappe 46 ausgezogen ist. Die Stellungsanzeige 42 mit Trägerelement 44 und Sichtkappe 46 nimmt die Grundstellung ein. Die vollständig eingeschobene Position des Trägerelements 44 in die Sichtkappe 46 ist in der 6b dargestellt. Dort sind die Rastaufnahmen 56 zwischen den Rastfingern 52 sichtbar. Die Stellungsanzeige 42 nimmt hier die maximale Einschubstellung ein. Zwischen diesen beiden Stellungen nimmt die Spindel 28 seinen maximalen Hub ein. Das Trägerelement 44 und die Sichtkappe 46 werden so lange gegeneinander verschoben, bis die Spindel 28 ihre maximal ausgefahrene Position einnimmt.
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Durch die Möglichkeit, dass das Trägerelement 44 und die Sichtkappe 46 gegeneinander verschoben werden können, und eine Stellungsanzeige 42 bilden, deren Höhe exakt an den verbleibenden Aufnahmeraum unterhalb der Sichtkappe 46 angepasst wird, kann sichergestellt werden, dass auch bei Spindeln 28 mit unterschiedlichen Hüben die Stellungsanzeige 42 stets die oberste Position einnimmt, wenn der Ventilantrieb 10 die Maximallage und somit das Prozessventil die Offenstellung einnehmen. Unterschiedliche Stellungsanzeigen 42 müssen für unterschiedliche Spindeln 28 mit unterschiedlichen Hüben nicht mehr verwendet werden.