DE112013007620T5 - Ventilbetätigungsanordnung mit Reibmittel und Vorspannelement - Google Patents

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Abstract

Die Ventilbedienanordnung ist bereitgestellt mit einem Gehäuse (18), einem drehbar angebrachten Eingangselement (20), und einem Übersetzungsmechanismus (22), der ein Translationselement (24) und ein Rotationselement (28), das mit dem Eingangselement verbunden ist, umfasst, wobei der Übersetzungsmechanismus dazu ausgelegt ist, eine angewandte Rotation des Eingangselements in eine axiale Translationsbewegung des Translationselements zu überführen.
Die Anordnung umfasst weiterhin zumindest einen Sperrmechanismus (23), der zwischen dem Übersetzungsmechanismus (22) und dem Gehäuse (18) angeordnet ist, und der mit einem Reibmittel (80), das in radialem Kontakt mit dem Gehäuse (18) ist, und mit zumindest einem Vorspannelement (82), das auf das Reibmittel wirkt, um den radialen Kontakt aufrecht zu erhalten, ausgestattet ist. Das Vorspannelement (82) und das Reibmittel (80) wirken zusammen, um den Übersetzungsmechanismus mit dem Gehäuse in einer statischen Lage der Anordnung zu sperren.

Description

  • Vorliegende Erfindung betrifft das Gebiet der Ventile und manuell bedienbarer Ventile wie beispielsweise Schieberventile, Steuer- oder Regulationsventile oder Drosselventile. Insbesondere betrifft die Erfindung eine Ventilbedienanordnung für ein Schieberventil.
  • Ventile werden in einer Vielzahl von Industrien verwendet, um die Strömung von Fluiden zu steuern. Insbesondere werden Schieberventile extensiv in der Öl- und Gasindustrie verwendet, um die Strömung der produzierten Fluide während verschiedener Produktionsstadien zu steuern. Die meisten in dieser Industrie verwendeten Schieberventile umfassen einen Ventilkörper mit einer longitudinalen Strömungsbohrung und einen transversalen Schieberhohlraum, der die Strömungsbohrung schneidet. In dem Schieberhohlraum ist ein Schieber mit einer sich transversal durch diesen erstreckenden Schieberöffnung angeordnet. Zum Bewegen des Schiebers zwischen einer offenen Position, in der die Schieberöffnung auf die Strömungsbohrung ausgerichtet ist, und einer geschlossenen Position, in der die Schieberöffnung versetzt zu der Strömungsbohrung angeordnet ist, ist eine Ventilspindel vorgesehen. Der Schieberhohlraum des Ventilkörpers ist durch ein Gehäuseoberteil mit einer axialen Bohrung, durch die die Ventilspindel hindurchführt, abgedeckt.
  • Ein derartiges Schieberventil ist mit einer Ventilbedienanordnung wirkverbunden, um selektiv die Ventilspindel nach oben oder nach unten anzutreiben, um das Schieberventil zu schließen oder zu öffnen. Ein Schieberventil kann manuell betätigt werden. In diesem Fall umfasst die Ventilbedienanordnung im Allgemeinen einen Übersetzungsmechanismus, um die Rotationsbewegung eines Handrads in eine axiale Bewegung der Ventilspindel zu übersetzen. Um das Schieberventil mit einem Minimum an Umdrehungen schnell zu öffnen und zu schließen, kann der Übersetzungsmechanismus einen Kugelgewindetriebmechanismus oder einen Planetenrollengewindetriebmechanismus umfassen, um die Bediendrehkraft zu reduzieren, beispielsweise eine Drehkraft eines manuellen Handrads oder eines elektrisch angetriebenen für Oberflächenventile, oder eines mit ferngesteuerten Fahrzeugen (ROV) angetriebenen, oder eines elektrischen Antriebs für Unterseeventile. Für mehr Details ist es beispielsweise möglich, sich auf die Patentschrift EP-B1-1419334 (SKF) zu beziehen.
  • Da der Spindelmechanismus anfällig ist, sich unter einem Fluiddruck zurückzudrehen, kann sich das Schieberventil ungewollt öffnen oder schließen. Ein derartiger Rücktrieb kann nicht nur Probleme bei der erwünschten Strömungsregulierung bewirken, sondern kann auch zu Verletzungen bei einer Bedienperson führen, wenn sie beispielsweise von dem sich drehenden Handrad getroffen wird.
  • Dementsprechend ist im Allgemeinen ein Ausgleichssystem auf dem Ventilkörper des Schieberventils vorgesehen, um einen Rücktrieb des Übersetzungsmechanismus durch die von dem Fluid ausgeübte Kraft zu verhindern. Ein derartiges System umfasst eine Ausgleichsspindel, die an dem Ventilkörper angeordnet ist und die einem Fluiddruck ausgesetzt ist, um die auf den Schieber wirkende Kraft zu verlagern oder auszugleichen.
  • Um ein solches Ausgleichssystem in das Schieberventil zu integrieren, ist es jedoch nötig, das Design des Ventilkörpers zu ändern. Dies führt zu einem komplizierten Aufbau des Schieberventils. Außerdem ist der benötigte Bauraum für das Schieberventil signifikant erhöht.
  • Ein Ziel der vorliegenden Erfindung ist es, diese Nachteile zu bewältigen.
  • Es ist insbesondere Aufgabe der vorliegenden Erfindung, eine Ventilbedienanordnung für ein Ventil, beispielsweise ein Schieberventil, ein Steuer- oder Regulationsventil, oder ein Drosselventil bereitzustellen, die nicht umgekehrt oder rückwärts antreibbar ist.
  • In einem Ausführungsbeispiel ist eine Ventilbedienanordnung für ein Ventil mit einem Ventilkörper und einem axial bewegbaren Ventiltranslationselement vorgesehen. Die Anordnung umfasst ein Gehäuse, das dazu ausgelegt ist, an einem Ventil angebracht zu werden, ein Antriebselement, das drehbar bezüglich des Gehäuses angebracht ist, und einen Übersetzungsmechanismus mit einem Translationselement, das dazu ausgelegt ist, mit dem Ventiltranslationselement des Ventils verbunden zu werden, und einem Rotationselement, das mit dem Eingangselement verbunden ist. Ein derartiger Übersetzungsmechanismus ist dazu ausgelegt, eine auf das Eingangselement aufgebrachte Rotation in eine axiale Translationsbewegung des Translationselements zu übersetzen. Die Anordnung umfasst weiterhin zumindest einen Sperrmechanismus, der radial zwischen dem Übersetzungsmechanismus und dem Gehäuse angeordnet ist. Der Sperrmechanismus umfasst Reibmittel, die in radialem Kontakt mit dem Gehäuse oder mit dem Übersetzungsmechanismus sind, und zumindest ein radial auf das Reibmittel wirkendes Vorspannelement, um den radialen Kontakt aufrecht zu erhalten. Das Vorspannelement und das Reibmittel wirken zusammen, um den Übersetzungsmechanismus mit dem Gehäuse in einer statischen Lage der Anordnung festzustellen.
  • In einem bevorzugten Ausführungsbeispiel ist das Reibmittel dazu ausgelegt, ein Reibmoment zwischen dem Reibmittel und dem Gehäuse oder dem Übersetzungsmechanismus zu erzeugen, so dass das Gesamtreibmoment der Anordnung größer oder gleich dem Rücktriebmoment des Übersetzungsmechanismus ist. Vorzugsweise kann das Reibmittel dazu ausgelegt sein, ein Reibmoment zu erzeugen, das größer oder gleich dem Rücktriebmoment ist.
  • In einem bevorzugten Ausführungsbeispiel wirkt das Vorspannelement radial auf das Reibmittel.
  • Das Reibmittel kann in radialer Richtung relativ zu dem Übersetzungsmechanismus und dem Gehäuse unter der Wirkung des Vorspannelements bewegbar sein. Vorzugsweise ist das Reibmittel zusammen mit dem Übersetzungsmechanismus oder mit dem Gehäuse in umfänglicher Richtung befestigt.
  • Das Vorspannelement kann in radialem Kontakt mit dem Reibmittel angebracht sein.
  • In einem Ausführungsbeispiel umfasst der Sperrmechanismus weiterhin einen Trägerring, der an dem Übersetzungsmechanismus, oder an dem Gehäuse angebracht ist, und zumindest eine Aussparung aufweist, in der das Vorspannelement angebracht ist. Das Reibmittel kann in radialem Kontakt mit dem Trägerring angebracht sein. Vorteilhafterweise ist das Vorspannelement radial zwischen dem Trägerring und dem Reibmittel angeordnet.
  • Das Reibmittel kann einen radial am Gehäuse oder an dem Übersetzungsmechanismus anliegenden Reibring aufweisen. Das Reibmittel kann weiterhin ein Tragelement aufweisen, auf welchem der Reibring radial auf der dem Vorspannelement gegenüberliegenden Seite angebracht ist. Vorzugsweise ist das Tragelement zumindest in radialer Richtung deformierbar.
  • In einem Ausführungsbeispiel ist das Reibmittel in radialem Kontakt mit dem Gehäuse, und das Vorspannelement ist radial zwischen dem Reibmittel und dem Übersetzungsmechanismus angeordnet, wobei das Vorspannelement eine radiale nach auswärts gerichtete Kraft aufbringt. Alternativ ist das Reibmittel in radialem Kontakt mit dem Übersetzungsmechanismus, und das Vorspannelement ist radial zwischen dem Reibmittel und dem Gehäuse angeordnet, wobei das Vorspannelement eine nach innen gerichtete radiale Kraft aufbringt.
  • In einem Ausführungsbeispiel weist der Sperrmechanismus mehrere Vorspannelemente auf. Das/Die Vorspannelement(e) kann/können (ein) mechanische(s) Betätigungselement(e) aufweisen.
  • Der Übersetzungsmechanismus kann weiterhin eine Adapterhülse aufweisen, die mit dem Rotationselement des Mechanismus verbunden ist, und auf welcher das Eingangselement angebracht ist. In einem Ausführungsbeispiel ist der Sperrmechanismus zwischen dem Rotationselement des Übersetzungsmechanismus und dem Gehäuse angeordnet. Alternativ kann der Sperrmechanismus zwischen der Adapterhülse und dem Gehäuse angebracht sein.
  • In einem Ausführungsbeispiel umfasst der Übersetzungsmechanismus eine Spindel, eine die Spindel umfassende und koaxial mit ihr ausgebildete Mutter und mehrere Wälzkörper, die radial zwischen der Spindel und der Mutter angeordnet sind. Jeder Wälzkörper kann sowohl in ein Außen- als auch in ein Innengewinde, die von der Spindel und der Mutter bereitgestellt werden, eingreifen.
  • In einem Ausführungsbeispiel bildet die Spindel das Translationselement und die Mutter ist mit dem Eingangselement verbunden. Alternativ kann die Mutter das Translationselement ausbilden und die Spindel mit dem Eingangselement verbunden sein.
  • Vorzugsweise umfasst die Ventilbedienanordnung weiterhin zumindest ein Wälzlager, das radial zwischen dem Übersetzungsmechanismus und dem Gehäuse angeordnet ist.
  • Die Erfindung betrifft auch ein Ventil, in besonderem Maße ein Schieberventil, ein Steuer- oder Regulationsventil, oder ein Drosselventil mit einem Ventilkörper, einem axial bewegbaren Ventiltranslationselement und einer Ventilbedienanordnung, wie oben definiert. Das Ventiltranslationselement kann beispielsweise eine Ventilspindel oder ein Kolben sein.
  • Die vorliegende Erfindung und ihre Vorteile werden besser verständlich durch das Studium der detaillierten Beschreibung von speziellen Ausführungsbeispielen, die mittels nicht limitierender Beispiele angegeben und durch die anhängigen Zeichnungen illustriert sind, in welchen:
  • 1 eine Schnittansicht durch eine Ventilbedienanordnung für ein Schieberventil gemäß einem ersten Ausführungsbeispiel der Erfindung ist,
  • 2 eine Schnittansicht durch einen invertierten Rollengewindetriebmechanismus der Anordnung aus 2 ist,
  • 3 eine Detailansicht aus 1 ist,
  • 4 ein Schnitt entlang IV-IV von 3 ist,
  • 5 eine Schnittansicht durch eine Ventilbedienanordnung für ein Schieberventil gemäß einem zweiten Ausführungsbeispiel der Erfindung ist, und
  • 6 eine Schnittansicht durch eine Ventilbedienanordnung für ein Schieberventil gemäß einem dritten Ausführungsbeispiel der Erfindung ist.
  • Eine Ventilbedienanordnung 10, wie in 1 dargestellt, ist für ein Schieberventil 12 ausgelegt, das mit einem Gehäusedeckel 14, einem Ventilkörper (nicht dargestellt), der von dem Gehäusedeckel bedeckt ist und einer bewegbaren Ventilspindel 16 mit einer Achse 16a ausgestattet ist. Konventioneller Weise hat der Ventilkörper eine Strömungsbohrung und einen transversal dazu angeordneten Schieberhohlraum, der die Strömungsbohrung schneidet. Das Schieberventil umfasst zudem einen Schieber mit einer sich transversal dadurch erstreckenden Schieberöffnung, der in dem Schieberhohlraum angeordnet ist. Für mehr Details eines derartigen Schieberventils kann auf die Patentschrift EP-B1-1419334 (SKF) Bezug genommen werden, die hiermit über in Bezugnahme mit umfasst ist.
  • Die Ventilbedienanordnung 10 umfasst ein röhrenförmiges Gehäuses 18, das auf dem Gehäusedeckel 14 des Schieberventils angebracht ist, ein Eingangselement 20, das drehbar bezüglich des Gehäuses angebracht ist, und einen invertierten Rollengewindetriebmechanismus 22, der zwischen dem Eingangselement und der Ventilspindel 16 des Ventils angeordnet ist, um eine Drehbewegung des Eingangselement 20 in eine axiale Bewegung der Ventilspindel zu übersetzen. Der invertierte Rollengewindetriebmechanismus 22 ist in einer Bohrung 18a des Gehäuses angebracht und ist mit dem Eingangselement 20 verbunden. Ein axiales Ende des Gehäuses 18 ist an dem Gehäusedeckel 14 mit Gewinden (nicht gekennzeichnet) festgelegt. In dem dargestellten Ausführungsbeispiel hat die Bohrung 18a eine abgestufte Form.
  • Wie weiter unten beschrieben werden wird, umfasst die Ventilbedienanordnung 10 weiterhin einen Sperrmechanismus 23, der radial zwischen dem Gehäuse und dem invertierten Rollergewindetriebmechanismus 22 angeordnet ist und dazu ausgelegt ist, einen Rücktrieb eines derartigen Mechanismus unter einem auf die Ventilspindel 16 ausgeübten Fluiddruck zu verhindern.
  • Wie genauer in 2 gezeigt, umfasst der invertierte Rollengewindetriebmechanismus 22 eine Spindel 24 mit einer Achse 24a, die koaxial zu der Achse 16a der Ventilspindel 16 verläuft, die mit einem Außengewinde 26 ausgestattet ist, eine Mutter 28, die koaxial um die Spindel 24 angebracht ist und mit einem Innengewinde 30 ausgestattet ist, wobei deren innerer Durchmesser größer ist als der äußere Durchmesser des Außengewindes 26, und mehreren longitudinalen Rollen 32, die radial zwischen der Spindel 24 und der Mutter 28 angeordnet sind.
  • Die Spindel 24 erstreckt sich longitudinal durch eine Zylinderbohrung der Mutter 28, an der das Innengewinde 30 ausgebildet ist. Die Mutter 28 hat eine röhrenförmige Form und ist verlängert, um das gesamte Ausmaß des Spindelwegs aufzunehmen. Axial auf der dem Eingangselement 20 (1) gegenüberliegenden Seite ist an einer frontalen Radialfläche der Spindel 24 eine Einkerbung 24b ausgebildet, in welcher ein Ende der Ventilspindel 16 des Schiebeventils befestigt ist. Die Ventilspindel 16 ist durch geeignete Mittel, wie beispielsweise Spindelgewinde und/oder einem Bolzen, mit der Spindel 24 verbunden.
  • Die Rollen 32 sind zueinander identisch ausgebildet und sind gleichmäßig um die Spindel 24 verteilt. Jede Rolle 32 erstreckt sich entlang einer Achse 32a, die koaxial zu der Achse 24a der Spindel verläuft, und umfasst ein äußeres Gewinde 34, das in das Gewinde 26 der Spindel und das Gewinde 30 der Mutter eingreift. Jede Rolle 20 umfasst zudem an jedem axialen Ende eine Außenverzahnung 36, 38, die sich axial außerhalb des Außengewindes 34 erstreckt und die selbst axial durch zylindrische Drehstifte 40, 42, die sich nach außen erstrecken, verlängert sind. Jede Verzahnung 36, 38 ist axial zwischen dem zugehörigen Drehstift 40, 42 und dem Außengewinde 34 angeordnet. Das Außengewinde 34 jeder Rolle ist axial zwischen den zwei Verzahnungen 36, 38 angeordnet.
  • Der Rollengewindetriebmechanismus 22 umfasst zudem zwei ringförmige Zahnräder 44, 46, die an der äußeren Fläche der Spindel 24 ausgebildet sind und die jeweils eine äußere Verzahnung aufweisen, die mit der Verzahnung 36, 38 der Rollen 32 für eine Synchronisation selbiger kämmen. Jedes Zahnrad 44, 46 ist axial nahe einem Ende des Außengewindes 26 der Spindel angeordnet. Jedes Außengewinde ist axial zwischen den zwei Zahnrädern 44, 46 angeordnet. In dem offenbarten Ausführungsbeispiel sind die Zahnräder 44, 46 direkt auf der äußeren Fläche der Spindel 24 ausgebildet. Alternativ können die Zahnräder separate Teile sein, die an der Spindel 24 befestigt sind.
  • Der Mechanismus 22 umfasst weiterhin zwei ringförmige Führungselemente oder Abstandsringe 48, 50, die auf der äußeren Fläche der Spindel 24 angeordnet sind. Diese Abstandsringe 48, 50 sind radial ohne Kontakt zu den Gewinden zwischen der Spindel 24 und dem Innengewinde 30 der Mutter angeordnet. Jeder Abstandsring 48, 50 ist an der äußeren Fläche der Spindel 24 axial neben dem zugehörigen Zahnrad 44, 46 angebracht. Jeder Abstandsring 48, 50 ist axial in Richtung der Außenseite der Mutter in Bezug auf das zugehörige Zahnrad 44, 46 versetzt angeordnet. Jeder Abstandsring 48, 50 umfasst mehrere zylinderförmige Durchgangsöffnungen (nicht gekennzeichnet), die gleichmäßig in Umfangsrichtung verteilt sind und in denen die Drehstifte 40, 42 der Rollen aufgenommen sind. Die Abstandsringe 48, 50 ermöglichen ein Tragen der Rollen 32 und das Beibehalten eines gleichmäßigen umfänglichen Abstands zwischen ihnen. Der Mechanismus 22 umfasst weiterhin elastische Rückhalteringe 52, 54, die jeweils in einer Nut (nicht gekennzeichnet) angebracht sind, wobei die Nut auf der äußeren Fläche der Spindel 24 ausgebildet ist, um die zugehörigen Abstandsringe 48, 50 axial zu halten.
  • Wieder unter Bezugnahme auf die 1, umfasst der Rollengewindetriebmechanismus 22 weiterhin eine Adapterhülse 70, die an der Mutter 28 angebracht ist. Die Hülse 70 umfasst einen ringförmigen axialen Teil 70a, der an dem Flansch 28a der Mutter durch geeignete Mittel, wie beispielsweise Schraubengewinde, sicher befestigt ist, einen radialen Teil 70b, der sich radial innerhalb des axialen Teils 70a erstreckt und axial gegen das Ende der Mutter drückt, und einen Bolzen 70c, der sich axial nach außen von dem radialen Teil 70b weg erstreckt. Dichtmittel (nicht gekennzeichnet) sind zwischen dem axialen Abschnitt 70a der Hülse und der Bohrung des Gehäuses 18 bereitgestellt. In dem dargestellten Ausführungsbeispiel umfasst das Eingangselement 20 ein bedienbares Handrad 72, das an der Hülse 70 festgelegt ist. Das Handrad 72 ist an dem Bolzen 70c der Hülse festgelegt. Das Handrad bildet einen Drehantriebseingang.
  • Die Ventilbedienanordnung 10 umfasst weiterhin zwei Wälzlager 60, 62, um die Drehung der Mutter 28 des invertierten Rollengewindetriebmechanismus relativ zu dem Gehäuse 18 zu führen. Die Wälzlager 60, 62 sind radial zwischen der Außenfläche der Mutter 28 und der abgestuften Bohrung 18a des Gehäuses angeordnet. Die Wälzlager 60, 62 sind radial in Kontakt mit der Außenfläche der Mutter 28 und in einem größeren Durchmesserteil der abgestuften Bohrung 18a des Gehäuses angebracht. In dem offenbarten Ausführungsbeispiel sind die Wälzlager 60, 62 Axialschrägkugellager und sind axial miteinander in Kontakt. Ein Rückhaltering 64 ist an der Außenfläche der Mutter 28 befestigt und drückt axial gegen das Wälzlager 60 an der dem Wälzlager 62 gegenüberliegenden Seite. Axial auf der gegenüberliegenden Seite ist das Wälzlager 62 axial an einem Flansch 28a der Mutter 28, der sich radial nach außen über die äußere Fläche der Mutter erstreckt, angebracht. Der Flansch 28a ist axial an dem axialen Ende der Mutter angeordnet. Die Anordnung 10 umfasst weiterhin einen ringförmigen Ring 66, der an der Bohrung 18a des Gehäuses befestigt ist. Der Ring 66 ist axial nahe an dem Wälzlager 62 angeordnet.
  • In dem dargestellten Ausführungsbeispiel ist der Sperrmechanismus 23 axial zwischen dem Wälzlagern 62 und der Hülse 70 angeordnet. Der Sperrmechanismus 23 ist koaxial zu der Achse 25a der Spindel. Der Sperrmechanismus 23 ist radial zwischen dem Ring 66, der an dem Gehäuse 18 befestigt ist, und der Mutter 28 des invertierten Rollengewindetriebmechanismus angeordnet. Der Sperrmechanismus 23 kommt in radialen Kontakt mit der Mutter 28 und mit dem Gehäuse 18. Unter einem „radialen Kontakt“ ist ein direkter radialer Kontakt mit dem Übersetzungsmechanismus 22 oder mit dem Gehäuse 18, oder ein indirekter radialer Kontakt mit dem Übersetzungsmechanismus 22 oder dem Gehäuse 18 mittels eines Teils, das an dem Übersetzungsmechanismus oder dem Gehäuse befestigt ist, zu verstehen. Alternativ kann der Kontakt zwischen dem Sperrmechanismus 23 und dem Gehäuse 18 und/oder dem Übersetzungsmechanismus 22 eine Kombination aus radialem und axialem Kontakt sein, beispielsweise in Fällen in denen es eine kleine Konizität gibt. In diesen Fällen gibt es noch einen radialen Kontakt.
  • Wie genauer in den 3 und 4 dargestellt, umfasst der Sperrmechanismus 23 ein Reibmittel 80, das in radialem Kontakt mit dem Ring 66 des Gehäuses angebracht ist, und mehrere elastische Federn 82, die radial zwischen dem Reibmittel 80 und dem Übersetzungsmechanismus angeordnet sind. Der Sperrmechanismus 23 umfasst weiterhin einen Trägerring 84, der an der Mutter 28 zum Befestigen der elastischen Federn angeordnet ist. Die elastischen Federn 82 sind radial zwischen dem Trägerring 84 und dem Reibmittel angeordnet. Das Reibmittel 80 ist von den elastischen Federn 82 und vom Trägerring 84 verschieden. Das Reibmittel 80 umgibt die elastischen Federn 82 und den Trägerring 84 radial.
  • Wie weiter unten beschrieben werden wird, ist das Reibmittel 80 in radialer Richtung relativ zu dem Übersetzungsmechanismus 22 und dem Gehäuse 18 unter Wirkung der Federn 82 bewegbar. Das Reibmittel 80 ist in Reibeingriff mit dem Gehäuse 18 und ist an der Mutter 28 mittels des Trägerrings 84 befestigt.
  • In dem dargestellten Ausführungsbeispiel ist das Reibmittel 80 radial an dem Trägerring 80 angebracht. Das Reibmittel 80 umfasst ein Tragelement 86 und einen Reibring 88 der an dem Tragelement angebracht ist. Der Reibring 88 ist an dem Tragelement 86 durch geeignete Mittel festgelegt. Das Tragelement 86 ist radial zwischen der Hülse 66 des Gehäuses und dem Trägerring 84 angeordnet. Das Tragelement 86 ist mit einer Außenfläche 86a, die radial der Hülse 66 gegenüberliegt, während sie radial von letzterer entfernt bleibt, und mit einer gegenüberliegenden Bohrung 86b, die in radialem Kontakt mit dem Trägerring 84 ist, ausgestattet. Das Tragelement 86 ist radial an dem Trägerring 84 befestigt. In dem dargestellten Ausführungsbeispiel besteht das Tragelement 86 aus zwei Teilen oder Ringhälften 87a, 87b, die einander in Umfangsrichtung zugewandt sind. Ein enger umfänglicher Spalt 89 ist zwischen jedem Ende der Ringhälften 87a und dem zugehörigen Ende der anderen Ringhälfte 87b vorgesehen. In diesem Ausführungsbeispiel sind die Ringhälften 87a, 87b identisch und in Bezug auf die Radialebene, die sich durch die Mitte der Mutter 28 erstreckt, symmetrisch ausgebildet, um die Herstellungskosten zu reduzieren. Als Alternative ist es auch vorgesehen, die zwei Teile 87a, 87b unsymmetrisch auszubilden. Beispielsweise können die Tragelemente 86 aus Metall sein.
  • Der Reibring 88 ist in einer Nut (nicht gekennzeichnet), die an der Außenfläche 86a des Tragelements ausgebildet und radial in Richtung des Gehäuses 18 ausgerichtet ist, angeordnet. Der Reibring 88 steht radial relativ zu der Außenfläche 86a heraus und drückt radial gegen die Hülse 66 des Gehäuses. Der Reibring 88 ist radial zwischen dem Gehäuse 18 und dem Tragelement 86 angeordnet. Der Reibring 88 hat eine ringförmige Form und ist in Reibeingriff mit dem Gehäuse 18. Der Reibring 88 ist mit einer zylindrischen Außenfläche 88, die in radialem Kontakt mit der Hülse 66 des Gehäuses angebracht ist, und mit einer entgegengesetzten Bohrung 88b, die in der Nut des Tragelements angebracht ist, ausgestattet. Alternativ könnte es möglich sein, nicht vorzusehen, die Hülse 66 an dem Gehäuse 18 zu befestigen. In diesem Fall ist der Reibring direkt in radialem Kontakt mit dem Gehäuse 18 angebracht. Der Reibring 88 kann aus Metall, aus einem Plastikmaterial, aus einem Kompositmaterial oder aus Kombinationen der Materialien hergestellt sein.
  • Der Trägerring 84 ist radial zwischen der Mutter 28 des Übersetzungsmechanismus und dem Reibmittel 80 angeordnet. Der Trägerring 84 ist an der Außenfläche der Mutter mittels geeigneter Mitter befestigt. Der Trägerring 84 hat eine ringförmige Form und umfasst eine zylindrische Außenfläche 84a, die in radialem Kontakt mit dem Trägerelement 86 des Reibmittels angebracht ist, und eine gegenüberliegende Zylinderbohrung 84b, die in radialem Kontakt mit der Mutter 28 ist. Beispielsweise kann der Trägerring 84 aus Metall hergestellt sein. Der Trägerring 84 umfasst weiterhin zwei einander gegenüberliegende radiale Stirnflächen (nicht gekennzeichnet), die axial die Außenfläche 84 und die Bohrung 84b begrenzen. Diese Stirnflächen sind in axialem Kontakt mit dem Flansch 28a der Mutter und mit dem Wälzlager 82 angebracht.
  • Der Trägerring 84 umfasst Öffnungen 84c mit einer zylindrischen Form, die an der Außenfläche 84a ausgebildet sind und sich nach radial innen erstrecken. In dem dargestellten Ausführungsbeispiel sind die Löcher 84c Sacklöcher, zwei in ihrer Anzahl und einander diametral gegenüberliegend. Ein Bolzen 90 ist in jedem der Löcher 84c angeordnet und steht nach radial relativ zu der Außenfläche 84a des Trägerrings heraus. Jeder Bolzen 90 erstreckt sich radial in ein Loch 84, das in die Dicke der zugehörigen Teile 87a, 87b des Trägerelements 86 ausgebildet sind. Das Reibmittel 80 ist mit dem Trägerring 84 und der Mutter 28 des Übersetzungsmechanismus in umfänglicher Richtung befestigt.
  • Der Trägerring 84 umfasst weiterhin mehrere Aussparungen 84d, die aus der Außenfläche 84a ausgeformt sind und sich nach radial innen erstrecken. Die Aussparungen 84d sind radial in Richtung des Reibmittels 80 orientiert. Die Aussparungen 84d sind radial nach außen geöffnet. In dem dargestellten Ausführungsbeispiel sind die Aussparungen 84d gleichmäßig von einander in Umfangsrichtung verteilt und sind vier in ihrer Anzahl.
  • Die elastischen Federn 82 sind jeweils in einer der Aussparungen 84d angebracht. Die elastischen Federn 82 sind identisch zueinander. Jede der elastischen Feder 82 erstreckt sich radial und ist radial zwischen dem Trägerring 84 und dem Reibmittel 80 angeordnet. Jede elastische Feder ist radial an der Seite angeordnet, die dem Reibring 88 im Hinblick auf das Trägerelement 86 gegenüberliegt. Ein erstes Ende jeder Feder 82 drückt radial gegen den Trägerring 84. Jede Feder 82 drückt radial gegen die Mutter mit dem dazwischen liegenden Trägerring 84. Ein zweites gegenüberliegendes Ende jeder Feder drückt radial gegen das Reibmittel 80. Genauer gesagt kommt das zweite Ende der Feder in Kontakt mit der Bohrung 86b des Trägerelements 86. In dem dargestellten Ausführungsbeispiel ist jede Feder 82 eine Kompressionsfeder und hat im Querschnitt ein kreisförmiges Profil. Alternativ können die Federn im Querschnitt unterschiedliche Profile, beispielsweise quadratische, aufweisen.
  • Jede Feder 82 übt eine permanente radiale Kraft auf das Reibmittel 80 aus, die darauf abzielt, das Reibmittel gegen die Hülse 66 des Gehäuses zu drücken. Die Federn 82 wirken auf die Ringhälften 87a, 87b des Reibmittels 80 durch das Ausbilden einer radialen Vorspannung. Die von den Federn 82 ausgeübte radiale Kraft spannt das Reibmittel 80 gegen die Hülse 66 des Gehäuses 18 vor, um einen radialen Kontakt zwischen ihnen aufrechtzuerhalten.
  • Die Ventilbedienanordnung umfasst auch eine Schutzbeilagscheibe 94, die axial zwischen dem Außenring des Wälzlagers 62 und der Hülse 66 angeordnet ist. Die Schutzbeilagscheibe 94 erstreckt sich radial in Richtung des Innenrings des Lagers, während sie von Letzterem und von dem Trägerring 84 entfernt bleibt.
  • In einer statischen Lage der Ventilbedienanordnung 10, d. h. wenn keine Drehkraft an dem Handrad 72 anliegt, wird sowohl auf die Ventilspindel 16 als auch auf die Spindel 24 des Übersetzungsmechanismus nur ein Fluiddruck ausgeübt. Der Reibring 88 erzeugt ein vorbestimmtes Reibmoment zwischen dem Reibmittel und dem Gehäuse 18, so dass das Gesamtreibmoment der Anordnung 10 größer oder gleich dem Rücktriebmoment des Übersetzungsmechanismus 22, für das dieser unter einem Fluiddruck anfällig ist, ist. Vorzugsweise erzeugt das Reibmittel 84 ein Reibmoment, das größer oder gleich dem Rücktriebmoment ist. Das Material des Reibrings 86 und/oder seine Länge sind festgelegt, um das gewünschte Reibmoment zu erhalten. Das Reib- oder Bremsmoment zwischen dem Gehäuse 18 und dem Reibmittel 80, das an der Mutter 28 des Übersetzungsmechanismus in Umfangsrichtung befestigt ist, verhindert eine relative Winkelbewegung zwischen dem Gehäuse und dem Reibmittel unter einem Fluiddruck. Die Mutter 28 des Übersetzungsmechanismus ist an dem feststehenden Gehäuse 18 festgelegt oder gesperrt. Der Sperrmechanismus 23 wirkt als Kupplungsvorrichtung in Reibeingriff mit dem Gehäuse 18, um eine relative umfängliche Bewegung zwischen dem Gehäuse und dem Übersetzungsmechanismus 22 in einer statischen Lage zu verhindern.
  • In einer statischen Lage der Ventilbedienanordnung 10 ist die Verhinderung eines Rücktriebs des invertierten Rollengewindetriebmechanismus 22 gewährleistet. Der Rücktrieb ist nicht durch den Rollengewindetriebmechanismus 22 selbst, sondern durch die Anordnung 10 mit dem Mechanismus und den umgebenden Komponenten inklusive des Reibmitels 80 gewährleistet. Unter einem Fluiddruck, der sowohl auf die Ventilspindel 16 als auch auf die Spindel 24 ausgeübt wird, ist der Mechanismus 22 nicht umgekehrt oder rückwärts antreibbar. Die Kraft, die durch das Fluid ausgeübt wird, wird nicht in eine Winkelverschiebung der Mutter 28 relativ zu dem Gehäuse 18 überführt. Dementsprechend ist es möglich, auf ein Ausgleichssystem, wie beispielsweise eine Ausgleichsspindel, an dem Ventilkörper des Schiebeventils zu verzichten. Die Ventilbedienung kann sogar bei einem Ausgleichssystemdesign verwendet werden, wenn die Ausgleichsspindel den Druck in der geschlossenen oder offenen Position nicht vollständig ausgleichen kann. In diesem Fall kann die kleine Unausgeglichenheit, die existieren kann, gesperrt werden.
  • Wenn eine Bedienperson eine Drehkraft auf das Handrad 72 anlegt, wird diese Drehkraft an die Adapterhülse 70 und dann an die Mutter 28 des invertierten Rollengewindetriebs übertragen. Beide, die Mutter 28 und das Reibmittel 80 drehen sich in die gleiche Richtung relativ zu dem Gehäuse 18. Das Verschieben des Reibrings 88 des Reibmittels an dem Gehäuse 18 erzeugt ein Moment, das die benötigte Drehkraft an dem Handrad 72 erhöht. Solch ein zusätzliches, von dem Reibmittel 80 aufgebrachtes Reibmoment existiert, wenn das Handrad entsprechend dem Rücktriebmoment betrieben wird, und auch, wenn eine Drehkraft in die entgegengesetzte Richtung ausgeübt wird. Deshalb ist es nötig, eine extra Drehkraft anzuwenden, um dem Reibmoment des Reibmittels 80 entgegenzuwirken.
  • Durch die Drehung der Mutter 28 drehen sich die Rollen 32 um sich selbst um die Spindel 24 und bewegen sich axial und drehen sich zusätzlich in der Mutter 28. Die Rollen 32 werden in ihrer Rotation durch die äußeren Zahnräder 44, 46, die an der Spindel vorgesehen sind und mit den Verzahnungen der Rollen kämmen, geführt. Sowohl die Rollen 32 als auch die Spindeln 24 sind axial oder longitudinal in der Mutter 28 bewegbar. Dementsprechend ist die Drehbewegung des Handrads 72 in eine axiale Bewegung der Ventilspindel des Schieberventils überführt.
  • In der Ventilbedienanordnung 10 wirkt das Reibmittel 80, das an der Mutter 28 in umfänglicher Richtung festgelegt ist, über Reibung mit dem feststehenden Gehäuse 18 zusammen, um den Übersetzungsmechanismus 22 zusammen mit dem Gehäuse zu blockieren, wenn keine Drehkraft auf das Eingangselement 20 aufgebracht wird, d. h. wenn besagtes Eingangselement in einer bestimmten Winkelposition bezüglich des Gehäuses 18 verbleibt. In einer derartig statischen Lage ist der Übersetzungsmechanismus 22 starr mit dem Gehäuse 18 durch die Sperrwirkung des Reibmittels 80 verbunden. Der Übertragungsmechanismus 22 ist starr mit dem Gehäuse 18 gesperrt, um ein Rücktriebmoment des Mechanismus durch die von dem Fluid auf die Spindel 24 ausgeübte Kraft zu verhindern. In der statischen Lage der Anordnung 10 bildet der Sperrmechanismus 23 eine Kupplungsvorrichtung zwischen dem Übertragungsmechanismus 22 und dem Gehäuse 18.
  • Außerdem ist durch die Verwendung der elastischen Federn 82, die radial auf das Reibmittel 80 wirken und eine radiale Kraft in Richtung des Gehäuses 12 ausüben, der radiale Reibkontakt zwischen dem Gehäuse und dem Reibmittel 80 sogar bei Verschleiß des Reibrings 88 aufrechterhalten. Die elastischen Federn 82 ermöglichen es, einen permanenten radialen Kontakt zwischen dem Reibring 88 und dem Gehäuse 12 aufrechtzuerhalten.
  • Im Fall eines Verschleißes des Reibrings 88 bewegt sich das Reibmittel 80 unter der radialen Kraft, die durch die elastischen Federn 82 ausgeübt wird, radial relativ zu dem Übertragungsmechanismus 22 und dem Trägerring 84 in Richtung des Gehäuses 18. In diesem Fall wirken die Bolzen 90 als Führungsmittel während der radialen Verschiebung des Reibmittels 80. Die radiale Deformation des Trägerelements 86 ermöglicht diese radiale Bewegung des Reibmittels 80. In diesem dargestellten Ausführungsbeispiel ist das Tragelement 86 in radialer Richtung über die Verwendung der Ringhälften 87a, 87b möglich. Alternativ kann das Tragelement 86 aus einem Ringteil mit flexiblen Abschnitten bestehen, die eine derartige radiale Deformation ermöglichen. Die radiale Last der elastischen Federn 82 spannt das Reibmittel in Richtung des Gehäuses 18 vor. Diese Last macht es deshalb möglich, ein beliebiges radiales Spiel aufzunehmen, wenn ein Verschleiß des Reibrings 88 auftritt. Die elastischen Federn 82 machen es demnach möglich, einen permanenten radialen Reibkontakt zwischen dem Reibmittel 80 und dem Gehäuse 18 aufrechtzuerhalten.
  • In diesem ersten dargestellten Ausführungsbeispiel wurde die Erfindung auf Basis einer Ventilbedienanordnung 10 für Schiebeventile mit einem invertierten Rollengewindetriebmechanismus 22 dargestellt. Dies führt zu einer hohen Lastaufnahmekapazität der Anordnung 10, da die Gewindegeometrie des invertierten Rollengewindetriebmechanismus größer sein kann als bei andere Arten von Rollengewindetriebmechanismen, da keine Minimalanzahl von Anfangspunkten benötigt ist. Zusätzlich kann eine kleinere Führung helfen, das Antriebsmoment zu reduzieren. Dementsprechend wird auch das Rücktriebmoment reduziert. Die Lebensdauer der Anordnung 10 ist ebenfalls erhöht. Andererseits ist der benötigte Bauraum für die Anordnung 10 reduziert.
  • Dennoch kann die Erfindung auch bei einer Ventilbedienanordnung angewendet werden, die eine andere Art von Rollengewindetriebmechanismus aufweist, wie beispielsweise einen Standardplanetenrollengewindetriebmechanismus, wie in 5 dargestellt.
  • In diesem zweiten Ausführungsbeispiel, in dem identische Teile mit identischen Bezugszeichen bezeichnet sind, ist eine Ventilbedienanordnung 10 bereitgestellt mit einem Planetenrollengewindetriebmechanismus 100, der zwischen dem Eingangselement 20 und der Ventilspindel 16 des Schieberventils angeordnet ist, und der eine Mutter 102 aufweist, die koaxial um eine Spindel 24 angebracht ist und mit einem Innengewinde ausgestattet ist, und mehrere identische Rollen 104 aufweist, die radial zwischen der Spindel 24 und der Mutter 102 angeordnet sind, und der ein ähnliches Design hat, wie das des vorstehend beschriebenen invertierten Rollengewindetriebmechanismus. In dem Ausführungsbeispiel hat das Außengewinde 26 der Spindel 24 eine verlängerte Länge.
  • Der Mechanismus 100 umfasst zudem zwei ringförmige Zahnräder 106, 108, die an einem nicht mit einem Gewinde ausgestatteten Teil der Mutter 102 angebracht sind und jeweils eine Innenzahnverzahnung aufweisen, die mit der Verzahnung der Rollen 104 kämmt, um eine Synchronisation derer zu erreichen. Jedes Zahnrad 106, 108 drückt axial gegen eine Radialfläche der Mutter 102, die zwischen dem Innengewinde und dem zugehörigen nicht mit einem Gewinde ausgestatteten Teil der Gewindebuchse ausgebildet ist.
  • Der Mechanismus 100 umfasst weiterhin zwei Abstandsringe 110, 112, die jeweils radial zwischen der Spindel 24 und den zugehörigen Zahnrädern 106, 108 angebracht sind, und elastische Rückhalteringe (nicht gekennzeichnet), die jeweils in einer in der Bohrung der zugehörigen Zahnräder 106, 108 ausgebildeten Nut angebracht sind, um axial die entsprechenden Abstandsringe 110, 112 zu halten. Jeder Abstandsring 110, 112 ist mit mehreren axialen Durchgangslöchern ausgestattet, in denen die Drehstifte der Rollen 104 aufgenommen sind.
  • Der Mechanismus 100 umfasst auch eine äußere Hülse 114 mit einer axialen Bohrung 114a, die eine gestufte Form hat, und in der die Mutter 102 und die Rollen 104 aufgenommen sind. Die Mutter 102 ist an der Hülse 114 festgelegt. Das Zahnrad 108 drückt axial gegen eine radiale ringförmige Schulter der abgestuften Bohrung 114 der Mutter. Axial auf der anderen Seite ist ein Rückhaltering 116 in der Bohrung festgelegt und kommt axial in Kontakt mit dem anderen Zahnrad 106 des Mechanismus.
  • Die Wälzlager 60, 62 und der Sperrmechanismus 23 sind an Außenfläche der Hülse 114 angebracht. Die Hülse 114 ist radial zwischen der Mutter 102 auf der einen Seite und den Wälzlagern 60, 62 und dem Sperrmechanismus 23 auf der anderen Seite angeordnet. Der Sperrmechanismus 23 ist axial an einem Flansch 114b der Hülse angebracht, der sich radial nach außen über die Außenfläche der Hülse erstreckt. Der Flansch 114b ist axial an einem axialen Ende der Hülse angeordnet. In diesem Ausführungsbeispiel ist die Adapterhülse 70 des Eingangselements an dem Flansch 114b der äußeren Hülse festgelegt und drückt axial gegen den Flansch. Alternativ könnte es möglich sein, die Mutter 102 und die Hülse 114 als ein einzelnes Teil auszubilden. In diesem Fall sind die Wälzlager 60, 62 und der Sperrmechanismus 23 direkt an der Außenfläche der Mutter angebracht.
  • Wenn eine Bedienperson eine Drehkraft auf das Handrad 72 aufwendet, wird diese Drehkraft auf die Adapterhülse 70 und daraufhin auf die äußere Hülse 114 und die Mutter 102 des Planetenrollengewindetriebmechanismus übertragen. Durch die Rotation der Mutter 102 drehen sich die Rollen 104 um sich selbst und rollen um die Spindel 24, ohne sich axial in der Mutter zu bewegen. Dementsprechend ist die Spindel 24 axial oder longitudinal in der Mutter 102 bewegbar und die Drehbewegung des Handrads 72 ist in eine axiale Bewegung der Ventilspindel 16 des Schiebeventils überführt. Der Sperrmechanismus 23 wirkt wie vorstehend beschrieben.
  • Die zwei ersten dargestellten Ausführungsbeispiele behandeln einen invertierten Rollengewindetriebmechanismus bzw. einen Standardplanetenrollengewindetriebmechanismus. Die Erfindung kann auch auf eine Ventilbedienanordnung mit einer anderen Art von Rollengewindetriebmechanismus angewandt werden, wobei die Rollen der Außengewinde beraubt sind, aber Einkerbungen haben, die die Gewinde der Spindel und der Mutter umgreifen und sich axial bezüglich der Spindel und der Mutter bewegen. Nach einer kompletten Umdrehung ist jede Rolle in ihre Ausgangsposition mittels Noppen, die an den Enden der Mutter angeordnet sind, rückgeführt. Ein derartiger Mechanismus wird ein rezirkulierender Rollengewindetrieb genannt und kann in Standard- oder in invertierter Ausführung vorliegen.
  • In dem dritten in 6 dargestellten Ausführungsbeispiel, in dem identische Teile mit identischen Bezugszeichen bezeichnet sind, ist die Ventilbedienanordnung 10 mit einem Standardkugelgewindetriebmechanismus 120 ausgestattet, der eine Mutter 122, die koaxial um die Spindel 24 angebracht ist und mit einem Innengewinde ausgestattet ist, und mehrere identische Kugeln 124, die radial zwischen der Spindel 24 und der Mutter 122 angeordnet sind, und die in ein Gewinde der Mutter und in ein Gewinde 126 der Spindel eingreifen, aufweist. Die Mutter 122 ist in der Bohrung 114a der äußeren Hülse 114 angebracht und drückt axial gegen eine radiale ringförmige Schulter der Bohrung. Axial auf der anderen Seite ist der Rückhaltering 116 in der Bohrung 114a der äußeren Hülse festgelegt und kommt axial in Kontakt mit der Mutter 122. Die Mutter 122 ist an der äußeren Hülse 114 festgelegt. Alternativ können die Mutter 122 und die Hülse einteilig ausgebildet sein. Die Mutter 122 umfasst rückführende Vorrichtungen 128, 130, die in ihre Dicke eingebracht sind, um die Rückführung der Kugeln 124 zu erreichen. Ein derartiger Mechanismus wird ein Standardkugelgewindetrieb genannt. Alternativ kann der Rückführmechanismus an der Spindel bereitgestellt sein. Ein derartiger Mechanismus wird ein invertierter Kugelgewindetrieb genannt.
  • Andererseits kann die Erfindung auch auf eine Ventilbedienanordnung angewandt werden, die einen anderen Übersetzungsmechanismus hat, der dazu ausgelegt ist, eine Rotation in eine lineare Bewegung zu überführen, beispielsweise eine direkte Gewindeverbindung. Dennoch erfordert ein derartiger Übersetzungsmechanismus große Betätigungsdrehkräfte.
  • In dem dargestellten Ausführungsbeispiel ist der Sperrmechanismus 23 radial zwischen dem Gehäuse 18 und der sich drehenden Mutter des Übersetzungsmechanismus angeordnet. Alternativ kann der Sperrmechanismus zwischen dem Gehäuse 18 und der Hülse 70 des Übersetzungsmechanismus angeordnet sein. Bei einer solchen Anordnung ist jedoch der axial benötigte Raum der Anordnung 10 vergrößert. In einer anderen Variante ist es auch möglich, den Sperrmechanismus 23 radial zwischen dem Gehäuse und der sich drehenden Mutter des Übersetzungsmechanismus und axial zwischen den zwei Wälzlagern 62, 64, die in diesem Fall dann axial voneinander beabstandet sind, anzuordnen.
  • In dem offenbarten Ausführungsbeispiel stützt sich das Reibmittel 80 radial an dem Gehäuse 18, den Federn 82 und dem Trägerring 84, der in der Bohrung des Reibmittels angeordnet ist, ab. In einer Variante könnte es möglich sein, eine invertierte Anordnung zu haben, mit einem Reibmittel, das radial gegen den Übersetzungsmechanismus 22 drückt und mit Federn und einem Trägerring 84, die radial zwischen dem Reibring und dem Gehäuse angeordnet sind. In diesem Fall ist der Trägerring 88 an der Bohrung 18a des Gehäuses festgelegt und der Reibring 88 drückt radial direkt gegen den Übersetzungsmechanismus 22 oder indirekt über Verwendung der Hülse 66 gegen den Übersetzungsmechanismus 22.
  • Die Federn üben auf das Reibmittel 80 eine radiale Kraft aus, die nach innen gerichtet ist, um einen radialen Reibkontakt zwischen dem Reibmittel und dem Übersetzungsmechanismus 22 aufrecht zu erhalten. Bei dem in den Figuren dargestellten Sperrmechanismus 23 ist es dennoch einfach, den Reibring 88 in einem Fall von übermäßigem Verschleiß zu ersetzten.
  • In den dargestellten Ausführungsbeispielen umfasst das Reibmittel 80 einen Reibring 88 und ein Trägerelement 86. Alternativ kann das Reibmittel auch nur einen Reibring aufweisen. In diesem Fall drücken die elastischen Federn direkt gegen den Reibring.
  • In den vorherstehenden Ausführungsbeispielen sind mehrere Federn 82 vorgesehen, um das Reibmittel 80 gegen den zugehörigen Übersetzungsmechanismus 22 oder das Gehäuse 18 vorzuspannen. Alternativ ist es auch möglich, andere mechanische Betätigungselemente vorzusehen, um eine radiale Vorspannkraft auf das Reibmittel 80 aufzubringen, wie beispielsweise eine elastische Torsionsfeder oder axiale Beilagscheiben, die gestapelt sein können. Derartige Beilagscheiben können vom Belleville-Typ sein. Die Anzahl der mechanischen Betätigungselemente kann auch vergrößert oder reduziert sein. In einer anderen Variante könnte auch vorgesehen sein, nur ein vorgespanntes oder ein vorbelastetes Element mit einer toroidalen Form und das aus einem elastischen Material hergestellt ist, wie beispielsweise ein Elastomer, wie beispielsweise Nitrilgummi oder Polyurethan, vorzusehen. Alternativ könnte auch möglich sein, ein Vorspannelement bereitzustellen, das eine axiale Vorspannung kombiniert mit einer konischen Form des Reibmittels 80 ausübt, um das Reibmittel vorzuspannen.
  • Obwohl die Erfindung auf Basis eines Ventilbetätigers mit einer Spindel, die mit einer Ventilspindel des Schiebeventils verbunden ist und einer Mutter, die an dem Eingangselement angebunden ist, dargestellt ist, ist es selbstverständlich, dass die Erfindung auch auf eine Spindel, die mit dem Eingangselement verbunden ist, und einer Mutter, die mit der Ventilspindel verbunden ist, angewandt werden kann. In diesem Fall wirkt die Mutter als Translationselement und die Spindel wirkt als Rotationselement. Dementsprechend kann der Sperrmechanismus zwischen der Spindel und dem Gehäuse angeordnet sein. Auch wenn die Erfindung auf Basis einer Ventilbedienanordnung für Schiebeventile dargestellt ist, ist es selbstverständlich, dass die Erfindung auch für andere Ventilarten, wie beispielsweise Steuer- oder Regulierventile oder Drosselventile, angewandt werden kann. Die Ventilbedienanordnung kann beispielsweise mit einem Oberflächenschiebeventil oder einem Unterseeschiebeventil verwendet werden, die durch ferngesteuerte Fahrzeuge (ROV) oder durch einen Aktuator bedient werden können.

Claims (17)

  1. Ventilbedienanordnung für ein Ventil mit einem Ventilkörper und einem axial bewegbaren Ventiltranslationselement, wobei die Anordnung ein Gehäuse (18) umfasst, das dazu ausgelegt ist, an dem Ventil angebracht zu werden, ein Eingangselement (20), das drehbar bezüglich des Gehäuses angebracht ist, und ein Übersetzungsmechanismus (22) mit einem Translationselement (24), das dazu ausgelegt ist, mit dem Ventiltranslationselement des Ventils verbunden zu sein, und mit einem Rotationselement (28), das mit dem Eingangselement verbunden ist, wobei der Übersetzungsmechanismus dazu ausgelegt ist, eine angewandte Rotation des Eingangselements in eine axiale Translationsbewegung des Translationselements zu überführen, dadurch gekennzeichnet, dass, die Anordnung weiterhin zumindest einen Sperrmechanismus (23) umfasst, der radial zwischen dem Übersetzungsmechanismus (22) und dem Gehäuse (18) angeordnet ist, wobei der Sperrmechanismus (23) ein Reibmittel (80) umfasst, das in radialem Kontakt mit dem Gehäuse (18) oder dem Übersetzungsmechanismus (22) ist, und mit zumindest einem Vorspannelement (82), das auf das Reibmittel (80) wirkt, um den radialen Kontakt aufrecht zu erhalten, wobei das Vorspannelement (82) und das Reibmittel (80) zusammenwirken, um den Übersetzungsmechanismus mit dem Gehäuse in einer statischen Lage der Anordnung festzustellen.
  2. Ventilbedienanordnung nach Anspruch 1, wobei das Reibmittel (80) dazu ausgelegt ist, ein Reibmoment zwischen dem Reibmittel und dem Gehäuse (18) oder dem Übersetzungsmechanismus (22) zu erzeugen, so dass das Gesamtreibmoment der Anordnung größer oder gleich einem Rücktriebmoment des Übersetzungsmechanismus ist.
  3. Ventilbedienanordnung nach Anspruch 2, wobei das Reibmittel (80) dazu ausgelegt ist, ein Reibmoment zu erzeugen, das größer oder gleich dem Rücktriebmoment ist.
  4. Ventilbedienanordnung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei das Vorspannelement (82) radial auf das Reibmittel wirkt.
  5. Ventilbedienanordnung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei das Reibmittel (80) in radialer Richtung relativ zu dem Übersetzungsmechanismus (22) und dem Gehäuse (18) unter der Wirkung des Vorspannelements (82) bewegbar ist.
  6. Ventilbedienanordnung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei das Reibmittel (80) zusammen mit dem Übersetzungsmechanismus (22) oder dem Gehäuse (18) in Umfangsrichtung befestigt ist.
  7. Ventilbedienanordnung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei das Vorspannelement (82) in radialem Kontakt mit dem Reibmittel (80) angebracht ist.
  8. Ventilbedienanordnung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei der Sperrmechanismus (23) weiterhin einen Trägerring (84) aufweist, der an dem Übersetzungsmechanismus (22) oder dem Gehäuse (18) befestigt ist, und der zumindest eine Aussparung (84d) aufweist, in der das Vorspannelement (82) angebracht ist.
  9. Ventilbedienanordnung nach Anspruch 8, wobei das Reibmittel (80) in radialem Kontakt mit dem Trägerring (84) angebracht ist.
  10. Ventilbedienanordnung nach Anspruch 8 oder 9, wobei das Vorspannelement (82) radial zwischen dem Trägerring (84) und dem Reibmittel (80) angeordnet ist.
  11. Ventilbedienanordnung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei das Reibmittel (80) einen Reibring (88) umfasst, der radial gegen das Gehäuse (18), oder gegen den Übersetzungsmechanismus (22) drückt.
  12. Ventilbedienanordnung nach Anspruch 11, wobei das Reibmittel (80) weiterhin ein Tragelement (86) aufweist, auf welchem der Reibring (88) radial auf der dem Vorspannelement (82) gegenüberliegenden Seite angebracht ist.
  13. Ventilbedienanordnung nach Anspruch 12, wobei das Trägerelement (86) zumindest in radialer Richtung deformierbar ist.
  14. Ventilbedienanordnung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei der Sperrmechanismus (23) mehrere Vorspannelemente (82) aufweist.
  15. Ventilbedienanordnung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei das/die Vorspannelement(e) mechanische Betätigungselement(e) umfasst/en.
  16. Ventilbedienanordnung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei der Übersetzungsmechanismus (22) eine Spindel (24), eine Mutter (28), die die Spindel umgibt und koaxial zu ihr ist, und mehreren Wälzkörpern (32), die radial zwischen der Spindel und der Mutter angeordnet sind, aufweist.
  17. Ventil mit einem Ventilkörper, einem axial bewegbaren Ventiltranslationselement (16) und einer Ventilbedienanordnung (10) nach einem der vorhergehenden Ansprüche.
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