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TECHNISCHES GEBIET
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Die
vorliegende Erfindung betrifft im Allgemeinen Ventile und den Betrieb
von Ventilmechanismen. Insbesondere betreffen bestimmte Ausführungsformen
der vorliegenden Erfindung Verfahren und Einrichtungen zum Beschränken einer
Drehmomentmenge, die auf einen Betätiger, ein Ventil oder einen
Ventilmechanismus aufgebracht wird.
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HINTERGRUND
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Betätiger und
Ventilanordnungskomponenten können
durch Mechanismen, wie Handradanordnungen betrieben oder angetrieben
werden. Die Rotation eines Handrades entweder im Uhrzeigersinn oder
gegen den Uhrzeigersinn erzeugt eine Rotationskraft auf eine Antriebswelle,
welche wiederum einen Betätiger
oder eine Ventilanordnung antreibt. Zum Beispiel wird eine typischerweise
mit Antriebsbetätigern
und Ventilanordnungen verwendete Handradanordnung in 1 gezeigt.
Eine Rotation des Handrades treibt einen Schaft in oder aus einem
Betätigergehäuse oder
eine Ventilanordnung, wobei darin beinhaltete Komponenten angetrieben
werden. Die Verwendung von Handrädern
und Handradvorrichtungen mit Betätigern
und Ventilanordnungen ist gut bekannt.
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Betätiger und
Ventilanordnungen, die durch Handräder angetrieben werden, sind
typischerweise Drehmomentbeschränkungen
unterworfen. Eine Aufbringung von Drehmoment oberhalb der Drehmomentbeschränkungen
eines Betätigers
oder einer Ventilanordnung kann den Betätiger oder die Ventilanordnung
beschädigen.
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Sobald
eine übermäßige Drehmomentmenge
auf einen Betätiger
oder eine Ventilanordnung aufgebracht wurde, sollte die Vorrichtung
ersetzt werden.
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Um
Schäden
zu vermeiden, die durch die übermäßige Drehmomentsaufbringung
verursacht wurden, werden üblicherweise
Warnungen in die Betriebshandbücher
gedruckt, welche die Betätiger oder
die Ventilanordnungen begleiten. Anderenfalls können Warnungen auch auf Betätigergehäusen oder
auf Handrädern
angebracht werden, die an einem Betätiger befestigt sind, um eine Überaufbringung
von Drehmoment auf die Anordnung zu verhindern. Jedoch ist es während dem
Betrieb schwierig, wenn nicht sogar unmöglich, dass ein Benutzer die Drehmomentmenge überwacht,
die auf einen Betätiger
oder eine Ventilanordnung aufgebracht wird. Dies ist insbesondere
der Fall, wenn ein Benutzer die Drehmomentmenge nur schätzen kann,
die auf eine Vorrichtung aufgebracht wird, auf Grund ihrer Erfahrung
und eines Gefühls
für die
Kraftmenge, die bei irgendeiner gegebenen Zeit aufgebracht wird.
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In
vielen Fällen
existiert kein Mechanismus um die Aufbringung einer übermäßigen Drehmomentmenge
auf einen Betätiger
oder eine Ventilanordnung zu verhindern. Häufiger als nicht, wenn ein übermäßiges Drehmoment
auf einen Betätiger
oder eine Ventilanordnung aufgebracht wird, verursacht das übermäßige Drehmoment
Schäden
an dem Betätiger
oder der Ventilanordnung, was eine Wartung oder ein Ersetzen des
Betätigers
oder der Ventilanordnung nötig
macht. Daher wäre
es wünschenswert einen
Mechanismus bereitzustellen, durch welchen ein Nutzer am Aufbringen
einer übermäßigen Drehmomentmenge
auf einen Betätiger
oder eine Ventilanordnung mittels eines Handrades gehindert werden könnte.
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Obwohl
die Aufbringung von übermäßiger Kraft
und Drehmoment auf einen Betätiger
oder eine Ventilanordnung unerwünscht
ist, können
Notsituationen auftreten, welch solch ein Aufbringen erfordern. Unter
diesen Umständen,
sollte die Fähigkeit
eines Nutzers zum Ausschalten eines Mechanismus zum Verhindern der
Aufbringung einer übermäßigen Drehmomentkraft
nicht verhindert werden.
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Weiterhin
können
in vielen Fällen,
in denen ein Betätiger
oder eine Ventilanordnung durch die Aufbringung eines übermäßigen Drehmoments
auf einen Mechanismus geschädigt
wurde, die Hersteller zum Reparieren der Vorrichtung herbeigerufen
werden. Die Unfähigkeit
des Herstellers zu bestimmen, ob eine Vorrichtung auf Grund des
Aufbringens einer übermäßigen Drehmomentmenge
auf die Vorrichtung beschädigt
wurde, oder ob einige andere berechtigte Schäden auftraten, ist lästig. Daher
ist es wünschenswert
eine Einrichtung bereitzustellen, durch welche Hersteller überwachen
oder bestimmen können,
wenn ein Schaden an einem Betätiger oder
einer Ventilanordnung durch die Aufbringung übermäßiger Drehmomentmengen auf
den Mechanismus eher als durch einen Fehler oder eine normale Abnutzung
der Vorrichtung verursacht wurden.
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Daher
besteht eine Notwendigkeit zur Bereitstellung einer Einrichtung,
welche die Drehmomentmenge beschränkt, welche auf einen Betätiger oder eine
Ventilanordnung aufgebracht wird. Es ist ebenso wünschenswert
einen Mechanismus zum Freilauf oder zum Abschalten einer drehmomentbeschränkenden
Vorrichtung bereitzustellen, so dass übermäßige Drehmomentmengen auf einen
Betätiger
oder eine Ventilanordnung aufgebracht werden können, wenn die Notwendigkeit
für solch
ein übermäßiges Drehmoment
besteht. Zusätzlich
ist es wünschenswert
einen Mechanismus bereitzustellen, der anzeigt, wenn eine drehmomentbeschränkende Vorrichtung abgeschaltet
oder übergangen
wurde.
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OFFENBARUNG DER ERFINDUNG
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Entsprechend
den Ausführungsformen
der vorliegenden Erfindung ist eine drehmomentbeschränkende Vorrichtung
mit einer Ventilanordnung bereitgestellt. Drehmomentbeschränkende Vorrichtung
entsprechend den Ausführungsformen
der vorliegenden Erfindung können
die Drehmomentmenge beschränken,
die durch einen Betätiger
oder ein Handrad auf eine Ventilanordnung aufgebracht wird.
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Entsprechend
einigen Ausführungsformen der
vorliegenden Erfindung kann eine drehmomentbeschränkende Vorrichtung
an einer Handradeinrichtung einer Ventilanordnung befestigt werden,
um die Drehmomentmenge zu regeln, welche auf den Schaft der Ventilanordnung
durch Bewegung der Handradeinrichtung aufgebracht werden kann. In
anderen Ausführungsformen
kann die drehmomentbeschränkende
Vorrichtung an einen Betätiger
befestigt sein, der mit einer Ventilanordnung zusammenhängt, um die
Drehmomentmenge zu regeln, die auf den Schaft der Ventilanordnung
durch den Betätiger
aufgebracht werden kann.
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In
einigen Ausführungsformen
kann die drehmomentbeschränkende
Vorrichtung eine Rutschkupplungsvorrichtung einschließen, die
in der Lage ist nicht in Eingriff zu sein, wenn eine vorher bestimmte
oder festgelegte Drehmomentregelgrenze erreicht wurde, was dabei
ein weiteres Aufbringen eines Drehmoments auf den Ventilschaft verhindert. Nach
der Aufbringung einer akzeptablen Drehmomentbeschränkung, kann
die Rutschkupplung wieder in Eingriff gehen, und dabei ein Aufbringen
von Drehmoment auf den Schaft der Ventilanordnung ermöglichen.
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Entsprechend
anderen Ausführungsformen der
vorliegenden Erfindung sind die Drehmomentbeschränkungen der drehmomentbeschränkenden
Vorrichtung einstellbar. In einigen Ausführungsformen kann die Drehmomentbeschränkung durch Ändern der
Anzahl von Federn eingestellt werden, die sich in einer Federeinsetzabteilung
der drehmomentbeschränkenden
Vorrichtung befinden. In anderen Ausführungsformen können Beilagscheiben
zu der Federeinsetzabteilung hinzugefügt oder davon entfernt werden,
wodurch die Drehmomentbeschränkungen der
drehmomentbeschränkenden
Vorrichtung erhöht oder
verringert werden. In immer noch anderen Ausführungsformen der vorliegenden
Erfindung können die
Drehmomentbeschränkungen
durch Einstellung der Position einer Druckmutter der drehmomentbeschränkenden
Vorrichtung eingestellt werden, welcher wiederum den Druck auf die
Federn und/oder die Beilagscheiben einstellt, die sich in einer
Federeinsetzabteilung befinden. Eine Druckmutter kann in Bezug zu
der Feder einsetzabteilung gelöst
oder angezogen werden, um eine Kraft auf die Feder und/oder die
Beilagscheiben auszuüben,
die sich innerhalb der Federeinsetzabteilung befinden. Weiterhin
können
die Drehmomentbeschränkungen
durch Hinzufügen
oder Entfernen von Beilagscheiben zwischen einer Hülle der
drehmomentbeschränkenden Vorrichtung
und einem Befestigungsbolzen eingestellt werden, welcher eine Druckmutter
an der drehmomentbeschränkenden
Vorrichtung befestigt. Der Abstand zwischen der Druckmutter und
der Hülle
der drehmomentbeschränkenden
Vorrichtung kann die Raummenge innerhalb der Federeinsetzabteilung vorgeben,
und dabei die Kraftmenge vorgeben, die auf die Federn und/oder Beilagscheiben
innerhalb der Federeinsetzabteilung aufgebracht wird, welche wiederum
die Drehmomentbeschränkungen
für die Rutschkupplungsvorrichtung
bereitstellt.
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In
immer noch anderen Ausführungsformen der
vorliegenden Erfindung wird ein drehmomentbeschränkender Freilaufmechanismus
bereitgestellt, wobei der drehmomentbeschränkende Freilaufmechanismus
der drehmomentbeschränkenden
Vorrichtung erlaubt, abgeschaltet, überbrückt oder irgendwie anders entfernt
zu werden. In einigen Fällen erlaubt
eine Betätigung
des drehmomentbeschränkenden
Mechanismus einem Drehmoment oberhalb der eingestellten Beschränkungen
auf den Schaft einer Ventilanordnung durch ein Handrad, einen Betätiger oder
eine andere Vorrichtung aufgebracht zu werden. In einigen Ausführungsformen
kann der drehmomentbeschränkende
Freilaufmechanismus nicht abgeschaltet werden, sobald er eingeschaltet ist.
Der permanent eingeschaltete Drehmomentfreilaufmechanismus beweist,
dass die Drehmomentbeschränkungen
der Ventilanordnung überschritten wurden.
In anderen Ausführungsformen
kann der Drehmomentfreilaufmechanismus abgeschaltet werden.
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Tattletale-Vorrichtungen,
die in der Lage sind anzuzeigen, wenn die Drehmomentbeschränkungen einer
Drehmomentbeschränkungsvorrichtung überschritten
wurden, werden in anderen Ausführungsformen
der Erfindung bereitgestellt. In einigen Ausführungsformen kann die Tattletale-Vorrichtung
nach äußerer Inspek tion
einer laufenden Drehmomentbeschränkungsvorrichtung
sichtbar sein. In anderen Ausführungsformen
kann ein Nachweis der Tattletale nur nach einer Demontage der drehmomentbeschränkenden
Vorrichtung ersichtlich werden. Die Anwesenheit der Tattletales
ermöglicht
Ventilherstellern zu bestimmen, ob die Drehmomentbeschränkungen
der Ventilanordnungen zu irgendeiner früheren Zeit überschritten wurden. Demnach,
können
Ventilhersteller eine mögliche
Schadensursache benennen, welche Garantiearbeiten oder die Herstellerhaftung
beschränken,
wenn sie sich einem Garantieanspruch oder einer kaputten Ventilanordnung
gegenübersehen.
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KURZE BESCHREIBUNG DER ZEICHNUNGEN
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Während die
Beschreibung mit den Ansprüchen
einhergeht, die besonders betonen und klar beanspruchen, was als
die vorliegende Erfindung betrachtet wird, kann die Erfindung schneller
verstanden und durch einen Fachmann geschätzt werden durch die folgende
Beschreibung der Erfindung, wenn sie in Verbindung mit den beigefügten Zeichnungen
gelesen wird, in denen:
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1 ein
Ventil und eine Handradanordnung nach dem Stand der Technik zeigt,
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2 eine
Querschnittsansicht der Komponenten einer Handradventilanordnung
einschließlich einer
Drehmomentbeschränkungsvorrichtung
entsprechend den besonderen Ausführungsformen
der vorliegenden Erfindung zeigt, und
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3 eine
besondere Ausführungsform
einer Rutschkupplung zur Verwendung mit drehmomentbeschränkenden
Vorrichtungen der vorliegenden Erfindung zeigt.
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BESTE AUSFÜHRUNGSFORMEN DER ERFINDUNG
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Ausführungsformen
der Erfindung betreffen drehmomentbeschränkende Vorrichtungen und insbesondere
drehmomentbeschränkende
Vorrichtungen, die in der Lage sind mit einem Handrad oder einem
Betätiger
gekoppelt oder anderweitig verbunden zu werden, um durch das Handrad
oder den Betätiger
auf eine Ventilanordnung aufgebrachte Drehmomente zu beschränken. In
einigen Ausführungsformen
können
die drehmomentbeschränkenden
Vorrichtungen einen drehmomentbeschränkenden Freilaufmechanismus
einschließen,
der in der Lage ist aktiviert zu werden, um ein Überbrücken der Drehmomentbeschränkungsvorrichtung
zu ermöglichen. In
immer noch anderen Ausführungsformen
können drehmomentbeschränkende Vorrichtungen
der vorliegenden Erfindung eine "Tattletale"-Vorrichtung einschließen, die
in der Lage ist anzuzeigen, ob die Drehmomentbeschränkungen
der Drehmomentbeschränkungsvorrichtung
kürzlich überschritten
wurden.
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Eine
drehmomentbeschränkende
Vorrichtung 300 nach einigen Ausführungsformen der Erfindung
ist in 2 gezeigt. Die drehmomentbeschränkende Vorrichtung 300 kann
mit einer Ventilanordnung 200 und einem Handrad 100 verwendet
werden, oder alternativ mit einem Betätiger (nicht gezeigt), um die
Kraftmenge zu beschränken,
die auf die Ventilanordnung 200 unter Verwendung des Handrades 100 oder
eines Betätigers
aufgebracht wird. Die drehmomentbeschränkende Vorrichtung kann an
der Ventilanordnung 200 und dem Handrad 100 oder
Betätiger
befestigt sein, so dass die Rotation des Handrades 100 oder
des Betätigers
zum Antreiben der Ventilanordnung 200 durch die drehmomentbeschränkende Vorrichtung 300 beschränkt ist.
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Eine
drehmomentbeschränkende
Vorrichtung 300 nach den Ausführungsformen der vorliegenden
Erfindung kann ein Gehäuse 310 einschließen, welches
an der Ventilanordnung 200 befestigt ist. Das Gehäuse 310 schließt eine Öffnung darin
ein, um einen Ventilschaft 210 oder einen anderen Abschnitt
einer Ventilanordnung 200 aufzunehmen, welche durch die
drehmomentbeschränkende
Vorrichtung 300 wirksam werden kann. Innerhalb eines Innenraums
des Gehäuses 310 kann
die drehmomentbeschränkende
Vorrichtung 300 eine Rutschkupplungsvorrichtung 320,
einen Antriebsmechanismus 380 in Kommunikation mit zumindest
einem Abschnitt der Rutschkupplungsvorrichtung 320, eine oder
mehrere Federn 350 zum Aufbringen einer Kraft auf die Rutschkupplungsvorrichtung 320 und
eine Dämpfungsvorrichtung
(wie z. B. eine Druckmutter 360) einschließen, welche
den oberen Abschnitts des Raumes definiert, in dem sich die Federn 350 innerhalb
des Gehäuses 310 in
Kommunikation mit einem Handrad 100 oder einem Betätiger befinden.
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Entsprechend
besonderer Ausführungsformen
der Erfindung stehen das Handrad 100 und die Rutschkupplungsvorrichtung 320 in
Kommunikation, so dass die Rotation des Handrades 100 oder
des Betätigers
eine Rotation von zumindest einem Abschnitt der Rutschkupplungsvorrichtung 320 erzeugt. Die
Rotation der Rutschkupplungsvorrichtung 320 kann wiederum
auf die Antriebseinrichtung 380 wirken, um einen Schaft 210 oder
eine andere Komponente der Ventilanordnung 200 zu bewegen.
Die Federn 350 der drehmomentbeschränkenden Vorrichtung 300 beschränken die
Drehmomentmenge, welche auf den Antriebsmechanismus 380 aufgebracht werden
kann, um den Schaft 210 zu bewegen, indem der Rutschkupplung 320 ermöglicht wird
zu rutschen, wenn ein vorher festgelegtes Drehmoment erreicht oder überschritten
wird.
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Einige
Ausführungsformen
der vorliegenden Erfindung schließen einen Rutschkupplungsfreilaufmechanismus
ein, dessen Details hier später
detailliert beschrieben werden. Der Rutschkupplungsfreilaufmechanismus
ermöglicht
ein Lösen
der Rutschkupplungsvorrichtung 320, was die Übertragung
von Drehmoment von dem Handrad 100 oder dem Betätiger auf
den Schaft 210 ohne irgendwelche Beschränkungen ermöglicht. In einigen Ausführungsformen
kann der Rutschkupplungsfreilaufmechanismus nicht gelöst werden,
nachdem er aktiviert wurde, ohne eine Wartung der drehmomentbeschränkenden Vorrichtung 300 und
der Ventilanordnung 200 durchzuführen. In anderen Ausführungsformen
kann der Rutschkupplungsfreilaufmechanismus gelöst werden, aber eine "Tattletale"-Vorrichtung oder
ein Anzeiger wird durch die Aktivierung des Rutschkupplungsfreilaufmechanismus
gestartet, was dabei eine Anzeige ermöglicht, dass die Drehmomentbeschränkungen
der Vorrichtung überschritten
worden sein können.
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Entsprechend
bestimmter Ausführungsformen
der Erfindung, kann die drehmomentbeschränkende Vorrichtung 300 zwischen
einer Ventilanordnung 200 und einer Handradanordnung 100 gekoppelt
werden, wie in 2 gezeigt. In anderen Ausführungsformen
kann eine drehmomentbeschränkende Vorrichtung 300 zwischen
einer Ventilanordnung 200 und einem Betätiger (nicht gezeigt) gekoppelt
werden. Die drehmomentbeschränkende
Vorrichtung 300 beschränkt
die Drehmomentmengen, die ein Handrad 100 oder ein Betätiger auf
den Schaft 210 der Ventilanordnung aufbringt, was zur Verhinderung eines
Schadens der Ventilanordnung auf Grund übermäßiger Drehmomentaufbringung
auf das Handrad 100 beiträgt. In anderen Ausführungsformen
kann die drehmomentbeschränkende
Vorrichtung 300 zur Beschränkung der Drehmomentmenge gestaltet
sein, die auf das Handrad 100 oder ein Betätiger durch
den Schaft 210 in der Ventilanordnung aufgebracht wird.
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Die
drehmomentbeschränkende
Vorrichtung 300, wie in 2 gezeigt,
schließt
ein Gehäuse 310 ein,
welches entfernbar an einer Ventilanordnung 200 durch einen
oder mehrere Bolzen 315 oder andere Befestigungsvorrichtungen
befestigt ist. Das Gehäuse 310 schließt eine Öffnung an
einem Ende ein, welches an der Ventilanordnung befestigt ist, und eine Öffnung an
einem gegenüberliegenden
Ende, wobei die Öffnungen
ausreichend Raum für
einen Schaft 210 einer Ventilanordnung 200 für dessen
Positionierung durch die Öffnungen
und in die Ventilanordnung 200 ermöglichen. Das Gehäuse 310 definiert
ebenfalls einen Innenraum. Bewegliche und starre, innerhalb des
Innenraums angeordnete Teile beschränken die Drehmomentmenge, die
auf den Schaft 210 und demnach auf die Ventilanordnung 200 aufgebracht
werden kann.
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Entsprechend
einigen Ausführungsformen der
vorliegenden Erfindung kann ein Packmaterial 390 innerhalb
eines Abschnittes des Innenraumes des Gehäuses 310 angeordnet
sein. Das Packmaterial 390 kann als ein Füllmaterial
innerhalb eines Gehäuses 310 verwendet
werden, so dass die drehmomentbeschränkenden Vor richtungen 300 passend
für verschieden
große
Betätiger
und Ventilanordnungen gestaltet sein können.
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Ein
Antriebsmechanismus 380 kann ebenso innerhalb eines Abschnittes
des Innenraums des Gehäuses 310 angeordnet
sein. Der Antriebsmechanismus 380 kann in dem Innenraum
sitzen und Nuten, Zungen, Gewinde oder andere Merkmale einschließen, die
in der Lage sind, einen Schaft 210 mit Gewinden zu bewegen.
Zum Beispiel kann der Antriebsmechanismus 380 ein Loch
in seinem Zentrum einschließen,
mit Nuten auf der inneren Oberfläche
des Mittelloches, wobei die Nuten angepasst sind, um zu den Gewinden
eines Schaftes 210 zu passen, der mit der Ventilanordnung
verwendet wird. Eine Rotation des Antriebsmechanismus 380 innerhalb
des Innenraums wirkt auf das Gewinde des Schaftes 210,
und bewegt dabei den Schaft 210 aufwärts oder abwärts als
Antwort auf die Rotation des Antriebsmechanismus 380. In
einigen Ausführungsformen
der vorliegenden Erfindung kann eine Rutschkupplungsvorrichtung 320 in
dem Innenraum des Gehäuses 310 angeordnet
sein, und oberhalb und beweglich verbunden mit dem Antriebsmechanismus 380 angeordnet
sein. Bei Bewegung verursacht die Rutschkupplungsvorrichtung 320 die
Rotation des Antriebsmechanismus 380, welcher wiederum
den Schaft 210 der Ventilanordnung bewegt. In anderen Ausführungsformen
kann der Antriebsmechanismus 380 in die Rutschkupplungsvorrichtung 320 integriert
sein, was somit die Notwendigkeit einer zusätzlichen Komponente in der
drehmomentbeschränkenden
Vorrichtung 300 eliminiert.
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In
einigen Ausführungsformen
der vorliegenden Erfindung kann eine Rutschkupplungsvorrichtung 320 eine
Antriebsscheibe 321 und eine Rutschscheibe 324 einschließen, wie
in 3 gezeigt. Die Antriebsscheibe 322 kann
eine oder mehrere Aufnahmenuten 323 oder andere Aufnehmer
einschließen,
die zur Aufnahme von Vorsprüngen 325 der Rutschscheibe 324 gestaltet
sind. Die Antriebsscheibe 323 und die Rutschscheibe 324 können so
positioniert sein, dass die Vorsprünge 325 innerhalb
der Aufnahmenuten 323 sitzen. Wenn in so einer Art angeordnet,
können
die zwei Scheiben sich als eine einzelne Einheit bewegen. Die Antriebs scheibe 323 kann
entfernbar an dem Antriebsmechanismus 380 befestigt sein,
so dass eine Bewegung der Antriebsscheibe 322 eine Bewegung
des Antriebsmechanismus 380 verursacht. Alternativ kann
die Antriebsplatte 322 die Komponenten des Antriebsmechanismus 380 einschließen, so
dass ein separater Antriebsmechanismus 380 nicht nötig ist.
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Die
Antriebsscheibe 322 kann mehrere Aufnahmenuten 323 einschließen. Entsprechend
einigen Ausführungsformen
der vorliegenden Erfindung schließt die Antriebsscheibe 322 eine
oder mehrere Aufnahmenuten zur Aufnahme oder zum Eingriff eines
Vorsprungs 325 der Rutschscheibe 324 ein.
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Die
Aufnahmenuten 323 können
zueinander identisch sein oder einzelne Aufnahmenuten 323 können verschiedene
Gestalten einnehmen. Rein als Beispiel und nicht beschränkend, kann
eine Antriebsscheibe 322 zwei Aufnahmenuten 323 einschließen: eine
erste Aufnahmenut mit einer ersten Größe und eine zweite Aufnahmenut
mit einer zweiten Größe. Die
entsprechende Rutschscheibe 324 kann zwei Vorsprünge 325 mit
verschiedenen Gestaltungen einschließen: einen ersten Vorsprung
mit einer Gestalt, die in der Lage ist zu der ersten Aufnahmenut zu
passen und einen zweiten Vorsprung mit einer Gestalt, die in der
Lage ist zu der zweiten Aufnahmenut zu passen, aber nicht zu der
ersten Aufnahmenut. Demnach, um richtig zu der Rutschkupplungsvorrichtung 320 zu
passen und sie zu bewegen, muss der erste Vorsprung in der ersten
Aufnahmenut und der zweite Vorsprung in der zweiten Aufnahmenut
sitzen. Nach Aufbringung einer übermäßigen Drehmomentmenge
auf die drehmomentbeschränkende
Vorrichtung 300, werden die ersten und die zweiten Vorsprünge aus
den ersten und zweiten Aufnahmenuten jeweils herausrutschen, was
dazuführt,
dass die Rutschkupplungsvorrichtung 320 sich löst und eine diskontinuierliche
Rotation des Antriebsmechanismus 380 eintritt. Beim Lösen wird
eine Rotation eines Handrades oder Betätigers weiterhin die Rutschscheibe 324 drehen,
bis die Vorsprünge 325 der Rutschscheibe 324 wieder
in entsprechenden Aufnahmenuten 323 sitzen. Kontinuierliche Rotation oberhalb
der Drehmomentbeschränkungen
kann wiederum zum Lösen
der Rutschkupplung 320 führen.
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In
anderen Ausführungsformen
können
die Aufnahmennuten 323 der Antriebsscheibe 322 und die
Vorsprünge 325 der
Rutschscheibe 324 mit Gestaltungen ähnlich denen in 3 ausgebildet
sein. Demnach, wenn die Rutschscheibe 324 aus der Antriebsscheibe 322 auf
Grund eines übermäßigen Drehmoments
löst, wird
nur eine teilweise Drehung der Rutschscheibe 324 benötigt, damit
ein Vorsprung 325 zu einer Aufnahmenut 323 passt
und die Rutschkupplung 320 wieder eingreift. Dementsprechend kann
eine besondere oder gewünschte
Rotationsmenge der Rutschscheibe 324 durchgeführt werden, bevor
ein Wiedereingriff mit der Antriebsscheibe 322 stattfindet.
Eine besondere Rotationsmenge kann bestimmt oder gestaltet werden
durch die relative Gestaltung der Aufnahmenuten 323 und
Vorsprünge 325 der
Rutschkupplungsscheiben.
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Andere
Ausführungsformen
der vorliegenden Erfindung können
alternative Rutschkupplungsgestaltungen einschließen. Zum
Beispiel kann eine Rutschkupplungsvorrichtung 320 Kugellager
oder Wälzlager
einschließen,
die innerhalb von Löchern einer
Rutschkupplungsscheibe passen, die wiederum entfernbar an dem Antriebsmechanismus 380 befestigt
sind. Nach Aufbringung einer übermäßigen Kraft,
können
die Kugellager oder Wälzlager
aus den Löchern
herausrutschen und die Rutschkupplungsvorrichtung 320 ausschalten.
Andere, als bekannte Rutschkupplungsvorrichtungen 320 können ebenso mit
den Ausführungsformen
der vorliegenden Erfindung verwendet werden.
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Ein
Abschlagsabstand 330 kann entfernbar oder dauerhaft an
der Rutschkupplungsvorrichtung 320 befestigt sein, um eine
Bewegung der Rutschscheibe 324 der Rutschkupplungsvorrichtung
auszulösen.
Alternativ können
andere Mechanismen zum Aufbringen von Rotationskräften von
einem Handrad 100 oder Betätiger auf die Rutschkupplungsvorrichtung 320 mit
den Ausführungsformen
der vorliegenden Erfindung verwendet werden. Der Anschlagsabstand 330,
wie in
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2 gezeigt,
kann ebenso vertikal ausgerichtete Zähne einschließen, die
in der Lage sind passend vertikal orientierte Zähne einer Druckmutter 360 aufzunehmen.
Entsprechend gewisser Ausführungsformen
der vorliegenden Erfindung, erlaubt die Befestigung der Anschlagsabstände 330 an
der Rutschkupplungsvorrichtung 320 Federn 350 innerhalb
des Innenraums oder eines Federeinsetzraums des Gehäuses 310 und
in Kontakt mit der Rutschkupplungsvorrichtung 320 angeordnet
zu werden.
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Eine
oder mehrere Federn 350 können innerhalb des Innenraums
des Gehäuses 310 über der Rutschkupplungsvorrichtung 320 angeordnet
sein. In einigen Ausführungsformen
können
die Federn 350 in einem Raum angeordnet sein, der durch
einen Anschlagsabstand 330 und eine Innenwand des Gehäuses 310 definiert
ist. Die obere Grenze des Raumes kann durch eine Druckmutter 360 definiert
sein, wie in 2 gezeigt, während die untere Grenze des Raums
durch eine obere Oberfläche
der Rutschscheibe 324 definiert sein kann. Die Federn 350 üben eine
Kraft auf die Rutschscheibe 324 aus.
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Entsprechend
den Ausführungsformen
der Erfindung kann die Kraftmenge, die durch die Federn 350 auf
die Rutschscheibe 324 ausgeübt werden, durch Erhöhen oder
Verringern der Anzeige, Größe oder
Kraft der verwendeten Federn 350 verändert werden. Zum Beispiel
schließen
die Federn 350, in 2 gezeigt,
drei in Reihe geschaltete Tellerfedern ein. Andere Kombinationen
von Tellerfedern in Reihen, parallel oder eine Kombination von Reihen
oder parallel können
ebenso verwendet werden, um die gewünschte Kraft auf die drehmomentbeschränkende Vorrichtung 300 zu
erreichen. Zusätzlich
können Beilagscheiben
oder andere Komponenten mit den Federn 350 kombiniert werden,
um die Kraftmenge einzustellen, die auf die Rutschkupplungsvorrichtung 320 ausgeübt wird.
Es wird verstanden, dass viele verschiedene Arten von Federn 350 oder
anderen Komponenten anstatt der in 2 gezeigten
Tellerfedern verwendet werden können,
und dass eine solche Verwendung durch die vorliegende Erfindung eingeschlossen
ist.
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Wie
in 2 gezeigt, befindet sich eine Druckmutter 360 in
dem Innenraum des Gehäuses 310.
Die Druckmutter 360 ist in der Lage sich innerhalb des
Gehäuses 310 zu
drehen und steht in Kommunikation mit dem Handrad 100 oder
einem Betätiger.
Da das Handrad 100 oder der Betätiger rotiert, rotiert auch
die Druckmutter 360. Ein O-Ring 362 kann in Kommunikation
mit der Druckmutter 360 und dem Gehäuse 310 eingeschlossen
sein. Die Druckmutter 360 kann auch in Kommunikation mit
dem Anschlagsabstand 330 stehen und ist in der Lage den Anschlagsabstand 330 zu
drehen, um eine Rotation der Rutschkupplungsvorrichtung 320 als
Ergebnis der Rotation eines Handrades 100 oder eines Betätigers auszulösen. In
einigen Ausführungsformen kann
die Druckmutter 360 einen Flansch 360A einschließen, der
vertikal orientierte Zähne
aufweisen kann, die in der Lage sind, zu den vertikal orientierten Zähnen des
Anschlagsabstandes 330 zu passen. Die Rotation der Druckmutter 360 bewirkt
eine Kraft auf den Flansch 360A, welcher wiederum eine
Kraft auf den Anschlagsabstand 330 ausübt, und den Anschlagsabstand 330 in
dieselbe Richtung wie die Druckmutter 360 dreht. Die Rotation
des Anschlagsabstandes 330 bewirkt eine Rotationskraft
auf die Rutschscheibe 324 und dreht dabei die Rutschkupplungsvorrichtung 320 solange
bis die Drehmomentbeschränkungen
der drehmomentbeschränkenden Vorrichtung 300 nicht überschritten
sind.
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Eine
Befestigung 370 kann entfernbar mit dem Gehäuse 310 durch
Bolzen 375 verbunden sein. Die Befestigung 370 kann
die Druckmutter 360 in einer gewünschten Position innerhalb
des Gehäuses 310 halten.
Die Größe und Anordnung
der Befestigung 370 kann festlegen wo sich die Druckmutter 360 innerhalb
des Gehäuses 310 befindet.
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Die
Druckmutter 360 kann auch die oberen Grenzen des Raumes,
innerhalb welcher die Federn 350 in dem Gehäuse 310 beweglich
sind, definieren. Wie in 2 gezeigt, ist die obere Grenze
des Federn 350 beinhaltenden Raumes durch die Druckmutter 360 bestimmt.
Wenn die Druckmutter 360 aufwärts eingestellt ist, wirkt
weniger Kraft auf die Federn 350. Wenn die Druckmutter 360 weiter
in dem Gehäuse 310 eingestellt
oder positioniert ist, dann wirkt eine zusätzliche Kraft auf die Federn 350.
Die durch die Federn 350 ausgeübte Kraftmenge entspricht den
Drehmomentbeschränkungen,
die durch die drehmomentbeschränkende
Vorrichtung 300 erlaubt werden, da die durch die Federn 350 ausgeübte Kraft
die Rutschscheibe 324 vor Ort hält. Wenn die Drehmomentmenge,
die auf die Rutschkupplungsvorrichtung 320 wirkt, die Kraftmenge überschreitet, die
auf die Rutschscheibe 324 wirkt, dann wird die Rutschscheibe 324 von
ihrer Passposition in der Antriebsscheibe 322 rutschen,
und dabei eine weitere Bewegung des Antriebsmechanismus 380 verhindern.
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Entsprechen
den Ausführungsformen
der vorliegenden Erfindung können
die Drehmomentbeschränkungen
der drehmomentbeschränkenden
Vorrichtung 300 auf verschiedene Arten eingestellt werden.
Zum Beispiel können
die Drehmomentbeschränkungen
eingestellt werden durch Auswählen der
Art und Stärke
der Federn 350, die sich in dem Gehäuse 310 befinden.
Anderenfalls kann die Drehmomentbeschränkung durch Positionierung
der Druckmutter 360 an einem gewünschten Ort innerhalb des Gehäuses 310 eingestellt
werden, um eine gewünschte
Kraft gegen die Federn 350 und die Rutschkupplungsvorrichtung 320 auszulösen.
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Entsprechend
einigen Ausführungsformen der
Erfindung ist ein Rutschkupplungsfreilaufmechanismus bereitgestellt.
Der Rutschkupplungsfreilaufmechanismus hält die Rutschkupplungsvorrichtung 320 in
einer starren Position und verhindert ein Rutschen der Rutschkupplungsvorrichtung 320.
Im Eingriff erlaubt der Rutschkupplungsfreilaufmechanismus eine
Drehmomentmenge, die größer ist
als die Drehmomentbeschränkungen
der drehmomentbeschränkenden
Vorrichtung 300 auf die Ventilanordnung 200 aufzubringen.
Zum Beispiel ist ein repräsentativer
Rutschkupplungsfreilaufmechanismus entsprechend einer besonderen
Ausführungsform der
Erfindung in 2 gezeigt. Der Rutschkupplungsfreilaufmechanismus
schließt
einen oder mehrere Stifte 410 ein, die sich innerhalb einer
oder mehrerer Öffnungen
in dem Gehäuse 310 der
drehmomentbeschränkenden
Vor richtung 300 befinden. Die Öffnungen in dem Gehäuse 310 entsprechen
den Positionen der Rutschscheibe 324 innerhalb des Gehäuses 310.
Der Seitenabschnitt der Rutschscheibe 324 nahe dem Gehäuse 310 schließt eine
Nut 326 ein, innerhalb welcher die Stifte 410 sitzen
können, wenn
die Rutschscheibe 324 mit der Antriebsscheibe 322 zusammenpasst.
In anderen Worten, wenn die Vorsprünge 325 der Rutschscheibe 324 in
den Aufnahmenuten 323 der Antriebsscheibe 322 angeordnet
sind, entspricht die Nut 326 in der Rutschscheibe 324 den Öffnungen
in dem Gehäuse 310 und
ist daran ausgerichtet. Das Ausüben
einer Kraft auf die Stifte 410 in Richtung des Gehäuses 310 kann
die Stifte 410 in die Nut 326 der Rutschscheibe 324 zwingen. Wenn
die Stifte 410 in der Nut 326 der Rutschscheibe 324 angeordnet
sind, ist die Rutschscheibe 324 in einer Passposition mit
der Antriebsscheibe 322 eingeschlossen. Zum Beispiel sichert
eine Betätigung
der Stifte 410 die Rutschscheibe 324 in einer
Passposition mit der Antriebsscheibe 322 und hindert die Rutschscheibe 324 am
Rutschen und erlaubt eine erhöhte
Drehmomentmenge auf die Ventilanordnung aufzubringen. Demnach wird
eine Aktivierung des Rutschkupplungsfreilaufmechanismus eine Drehmomentmenge
erlauben, die größer ist
als die Drehmomentbeschränkungen
der drehmomentbeschränkenden
Vorrichtung 300 auf die Ventilanordnung 200 aufzubringen.
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In
anderen Ausführungsformen
der Erfindung können
sich die Stifte 410 in Löchern in dem Gehäuse 310 befinden,
welche direkt über
der Rutschscheibe 324 sind. Die Betätigung der Stifte 410 in
dem Gehäuse 310 positionieren
die Stifte 410 direkt über
der Rutschscheibe 324 um eine Bewegung der Rutschscheibe 324 zu
verhindern. Auf diese Weise kann eine erhöhte Drehmomentmenge auf die
Ventilanordnung 300 aufgebracht werden, wenn die Stifte 410 aktiviert
wurden.
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In
noch einer anderen Ausführungsform kann
ein Stift durch die Druckmutter 360 eingesetzt werden,
um eine Kraft auf die Rutschscheibe 324 auszuüben, welche
die Rutschscheibe 324 in einer Passposition mit der Antriebsscheibe 322 verriegelt.
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Entsprechend
anderen Ausführungsformen der
Erfindung können
zusätzliche
Mechanismen verwendet werden, um die Rutschkupplungsvorrichtung 320 freizuschalten
und um Drehmoment auf eine Ventilanordnung aufzubringen, wobei das
Drehmoment die Drehmomentbeschränkungen
der drehmomentbeschränkenden
Vorrichtung 300 überschreitet.
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Ausführungsformen
der Erfindung können zusätzlich einen "Tattletale"-Zeiger oder Vorrichtung zur
Bestimmung ob die Drehmomentbeschränkungen einer Ventilanordnung 200 überschritten
wurden, oder überschritten
worden sein können,
einschließen.
Zum Beispiel mit Ausführungsformen
der Erfindung, die den Rutschkupplungsfreilaufmechanismus nach 2 verwenden,
können
die Stifte 410 so gestaltet sein, dass sobald eingesetzt,
sie permanent in der Verriegelungsposition bleiben. Danach zeigt
eine visuelle Inspektion der Positionen der Stifte, dass die Drehmomentbeschränkungen
der Ventilanordnung 200 überschritten worden sein können.
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In
anderen Ausführungsformen
können
die Öffnungen
in dem Gehäuse 310,
die die Stifte 410 beinhalten, zerbrechliche Siegel einschließen, welche
intakt bleiben bis einer oder mehrere Stifte 410 für den Eingriff
mit dem Rutschkupplungsfreilaufmechanismus aktiviert werden. Nach
Aktivierung eines Stift 410 in die Nut 326 der
Rutschscheibe 324 ist das zerbrechliche Siegel (nicht gezeigt)
zerbrochen. Auch, wenn ein aktivierter Stift 410 in seine
Ursprungsposition zurückgezogen
wird, wird das zerbrochene Siegel als ein Tattletale wirken, das
an einem Punkt zeigt, dass der Rutschkupplungsfreilaufmechanismus
aktiviert wurde und dass die Drehmomentbeschränkungen der Ventilanordnung 200 überschritten
worden sein können.
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In
anderen Ausführungsformen
kann die Tattletale eine Anzeige in der Nut 326 der Rutschscheibe 324 einschließen. Zum
Beispiel kann ein weiches Material, wie Wachs oder eine andere Substanz
in einem Abschnitt der Nut 326 positioniert sein. Nach
Aktivierung eines Stiftes 410, kann zumindest ein Teil
des weichen Materials versetzt, bewegt oder gestürzt sein, so dass nach der
Demontage der drehmomentbeschränkenden
Vorrichtung 300 eine visuelle Inspektion des weichen Materials
in der Nut 326 die Störung
und die vorherige Aktivierung des Rutschkupplungsfreilaufmechanismus
anzeigen wird.
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In
immer noch anderen Ausführungsformen der
Erfindung kann die Tattletale aus einem zerbrechlichen Material
konstruiert sein. In einigen Fällen kann
das zerbrechliche Material durch die Aktivierung eines Stiftes 410 zerbrochen
werden. In anderen Fällen
kann das zerbrechliche Material so ausgewählt werden, dass es nach einem
Aufbringen einer Drehmomentmenge zerbrochen wird, die die Drehmomentbeschränkungen
der Ventilanordnung 200 überschreitet. Solch ein Material
kann zwischen die Rutschkupplungsvorrichtung 320 und dem
Antriebsmechanismus 380 oder an einer andere Position innerhalb
der drehmomentbeschränkenden
Vorrichtung 300 eingefügt
werden.
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Entsprechend
besonderen Ausführungsformen
der Erfindung können
anderen Tattletale-Vorrichtung auch verwendet werden. Zum Beispiel
ist jede drehmomentbeschränkende
Vorrichtung 300 einschließlich einer Tattletale oder
einer äquivalenten Vorrichtung
oder Mechanismus durch die vorliegende Erfindung eingeschlossen,
der anzeigt, dass der Rutschkupplungsfreilaufmechanismus aktiviert
wurde.
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Obwohl
die gezeigten Ausführungsformen eine
Art von Ventilanordnungen und eine einzelne Gestaltung einer drehmomentbeschränkenden
Vorrichtung 300 zeigen, wird verstanden werden, dass die
drehmomentbeschränkenden
Vorrichtung 300 der vorliegenden Erfindung gestaltet werden
können um
zu verschiedenen Ventilanordnungen 200 zu passen, unabhängig von
der Größe, Form,
Gestaltung oder dem Design einer solchen Anordnung.
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Es
wird verstanden werden, dass das gezeigte Handrad 100 einen
einzelnen Typ und eine Gestaltung eines Handrades 100 zeigt.
Drehmomentbeschränkende
Vor richtungen 300 entsprechend der vorliegenden Erfindung,
können
gestaltet oder verändert
werden, um zu Handrädern 100 zu verschiedenen
Größen, Formen
und Gestaltungen unterschiedlich zu dem in 2 gezeigten
Handrad 100 zu passen. Weiterhin kann das mit den Ausführungsformen
der Erfindung verwendete Handrad 100 durch einen Griff
oder eine andere Vorrichtung ersetzt werden, die in der Lage ist,
eine Rotation oder eine andere Kraft auf die drehmomentbeschränkende Vorrichtung 300 aufzubringen.
Zusätzlich
können die
drehmomentbeschränkenden
Vorrichtungen 300 gemäß den Ausführungsformen
der vorliegenden Erfindung verändert
oder gestaltet werden, um zu Ventilanordnungen 200 zu passen,
die Betätiger
anstatt oder zusätzlich
zu Handrädern
verwenden.
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Nachdem
hier gewisse momentan bevorzugte Ausführungsformen der vorliegenden
Erfindung beschrieben wurden, wird verstanden, dass die durch die
beigefügten
Ansprüche
definierte Erfindung nicht auf besondere Details oder in der obigen Beschreibung
dargelegte Beispiele beschränkt
ist, da viele offensichtliche Variationen davon ohne den Geist oder
Bereich der Ansprüche
zu verlassen, eingeschlossen sind.
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Zusammenfassung
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Eine
drehmomentbeschränkende
Vorrichtung mit einem Freilaufmechanismus, die an eine Ventilanordnung
gekoppelt ist, welche ein Beschränken
des Drehmoments ermöglicht,
welches auf die Ventilanordnung aufgebracht wird, und welches wahlweise
ausgeschaltet wird, um das Aufbringen eines übermäßigen Drehmoments auf die Ventilanordnung
zu erlauben. Tattletale-Vorrichtungen, die eine Anzeige ermöglichen,
wenn ein Freilaufmechanismus aktiviert wurde, können ebenso in die drehmomentbeschränkende Vorrichtung
integriert sein.