DE1181018B

DE1181018B - Elektrohydraulische Stelleinrichtung fuer Regelventile

Info

Publication number: DE1181018B
Application number: DEA30543A
Authority: DE
Inventors: Joachim Hempel
Original assignee: Continental Elektronidustrie AG
Current assignee: Continental Elektronidustrie AG
Priority date: 1958-10-16
Filing date: 1958-10-16
Publication date: 1964-11-05

Description

Elektrohydraulische Stelleinrichtung für Regelventile Zur schnellen Verstellung von Ventilen, Absperrschiebern oder ähnlich ausgebildeten Stellvorrichtungen gegen große Kräfte werden in Einrichtungen zur stetigen 'Regelung elektrohydraulische Steileinrichtungen benutzt. Sie bestehen aus dem hydraulischen Stellmotor, der eine Verstellung des Ventils in zwei Richtungen gestattet: aus einer Vorrichtung zur Versorgung des Motors mit dem hydraulischen Druckmittel, d. h. also einer Pumpe und einem dazugehörigen elektrischen Antrieb, sowie einer durch ein elektrisches Steilsignal steuerbaren Vorrichtung, die dem Motor das Druckmittel in der erforderlichen Weise zuführt. Dabei ist es aus regelungstechnischen Gründen erforderlich, die Stellung des betätigten Ventils in geeigneter Form auf die Steuervorrichtung zurückzuführen.
In bekannten Ausführungsformen ist der hydraulische Motor am Ventil befestigt. Die zu seiner Steuerung erforderlichen Vorrichtungen sind entweder entfernt vom Ventil oder in seiner unmittelbaren Umgebung angeordnet. Es ist auch bekannt, die Anordnung derart zu treffen, daß Zuleitungen für das hydraulische Arbeitsmittel zwischen dem Motor und der Steuervorrichtung entbehrlich sind. Hierzu werden die Pumpe, ihr Antriebsmotor, der hydraulische Stellmotor und die elektrisch betätigbare Steuervorrichtung zu einer Baueinheit zusammengefaßt, so daß am Ort des Ventils eine Stellvorrichtung mit einem eigenen Druckmittelkreislauf entsteht.
Sämtliche Bauteile sind in einem eigenen Gehäuse gelagert und das Ventil ist über ein Kurbelgetriebe mit dem neben ihm angeordneten Motor verbunden.
Man hat zur Betätigung von Absperrschiebern od. dgl. auch bereits Kolbenmotoren benutzt. So ist beispielsweise eine elektrohydraulische Steileinrichtung zur Auf-Zu-Steuerung von Ventilen bekannt, bei der der Steilzylinder unmittelbar auf den Kopf des Ventils in Verlängerung der Ventilstange aufgesetzt ist, wobei der Kolben des Motors mit der Ventilstange in Verbindung steht. Die dem Ventil abgewandte Stirnseite des Steilzylinders dient zur Lagerung eines Ölvorratsbehälters und einer in diesem Behälter angeordneten Pumpe. Der zum Antrieb der Pumpe erforderliche Motor ist auf dem Vorratsbehälter gelagert. Das Druckmittel wird mittels der Pumpe über Kanäle den Druckkammern des Stellmotors zugeführt.
Anordnungen dieser Ausbildung lassen sich bei Einhaltung relativ kurzer Baulängen zur stetigen Verstellung von Ventilen od. dgl. für Regelzwecke nicht benutzen. Sie müssen durch die eingangs erwähnte Steuervorrichtung und durch Mittel zur Stellungsrückführung der Ventilstange auf die Steuervorrichtung ergänzt werden. Dabei tritt das Problem auf, eine mechanische Kupplung zwischen der Ventilstange und der Steuervorrichtung herbeizuführen, die ohne Abdichtung durch das Gehäuse hindurchzuführen ist.
Zur Lösung dieser Aufgabe wird der Erfindung entsprechend, von einem elektrohydraulischen Steilgetriebe zur Verstellung von Regelventilen mit vorzugsweise vertikal angeordneter Ventilstange, bestehend aus einem koaxial zur Ventilstange angeordneten, einen Kolben und einen Zylinder aufweisenden und. auf den Kopf des Ventils, gegebenenfalls unter Zwischenschaltung einer Laterne aufsetzbaren doppeltwirkenden hydraulischen Stellmotor, aus einer Pumpe mit elektrischem Antrieb sowie aus einer Vorrichtung zur elektrisch steuerbaren Zuführung des Druckmittels zum Motor, bei der die Stellung des Ventils mechanisch auf die elektrische Steuervorrichtung zurückgeführt ist und die Steuervorrichtung, die Pumpe und der Pumpenantrieb zusammen mit dem Stellmotor auf dem Ventil durch Gehäuse geschützt gelagert sind, ausgehend, vorgeschlagen, einen an sich bekannten beweglich gelagerten, die Ventilstangen betätigenden Motorzylinder zu verwenden, der in einem allseitig geschlossenen, am Ventil befestigten Gehäuse angeordnet ist, dessen Kopf zur Lagerung des feststehenden Motorkolbens dient, wobei dieses Gehäuse zur Lagerung der Pumpe, ihres Antriebs und der Steuervorrichtung, auf welche mechanisch die Stellung des Motorzylinders zurückgeführt ist; dient. Bei Anordnungen nach der Erfindung tritt der Vorzug auf, daß besonders aufwendige, die Ventilstellung wiedergebende Rückführstangen zwischen der Stange und der Steuervorrichtung entbehrlich sind. Der beweglich gelagerte Stehzylinder kann unmittelbar zur Erzeugung der Rückführbewegung benutzt werden. Daneben tritt der Vorzug auf, daß besondere Abdichtungen zwischen der Ventilspindel und den Druckkammern des hydraulischen Stellmotors nicht erforderlich sind.
Weitere Merkmale der Erfindung ergeben sich aus den Unteransprüchen. Die Zeichnung erläutert ein Ausführungsbeispiel.
Darin bezeichnet 1 eine Rohrleitung, durch die beispielsweise hochgespannter Wasserdampf geführt wird. In der Rohrleitung 1 ist ein Ventil 2 angeordnet, das beim Schließen gegen den Druck des Wasserdampfes arbeitet. Das Ventil 2 wird über die Stange 3, 7 geöffnet und geschlossen. Der Zylinder 4 ist am Ventil 5 über eine Zwischenlaterne 6 durch Schraubverbindung angeflanscht. Durch die Zwischenlaterne 6 hindurch ist der Stangenteil 7 durchgeführt.
An der Zwischenlaterne 6 ist das allseitig geschlossene Gehäuse 4 des Antriebs mit seiner Grundplatte 8 z. B. durch Schraubverbindungen befestigt. Es besteht aus dem mit 8 verschweißten Zylinder 9, an dessen Deckel 10 über dem doppelwandigen Zylinder 11 der feststehende Kolben 12 befestigt ist. Der Stangenteil 7 ist mit dem Boden 13 des Motorzylinders 14 verschweißt, der an seinem oberen Ende mit einem Dekke115 verschlossen ist, der eine zentrische Bohrung aufweist, die auf dem Außenzylinder von 11 geführt ist.
Der doppelwandige Zylinder 11 dient sowohl zur Führung des Motorzylinders 14 als auch zur Zuführung des umsteuerbaren Druckmittels in die Druckkammern A und B, wobei das Druckmittel der Druckkammer A über den Kanal 20 und über die zentrale Bohrung 21 des doppelwandigen Zylinders 11 zugeführt wird, während die Druckkammer B über den Kanal 22 und 23 mit dem Druckmittel versorgt wird. Der Kolben 12 ist gegen die innere Wandung des Motorzylinders 14 durch Dichtungsringe 24 abgedichtet. Mit 25 ist ein Gummipuffer bezeichnet, der ein hartes Anschlagen des Motorzylinders 14 gegen seine Grundplatte 8 verhindert.
Der Erfindung entsprechend ist der Druckmittelraum A, B für sich abgeschlossen, so daß auf eine besondere Hochdruckabdichtung der Führung des Stangenteils 7 verzichtet werden kann. Gegenüber den sonst üblichen Ausführungen arbeitet also hier nicht der Kolben 12, sondern der Motorzylinder 14. Durch die Eigenart der Konstruktion wird gewährleistet, das beim Schließen des Ventils 2 die große Kolbenfläche des Kolbens 12 zur Druckerzeugung ausgenutzt wird, während zum Öffnen der kleinere Querschnitt und somit die geringere Kraft des Druckmittels ausreicht. Die durch diese Ausbildung erzielbaren Stellzeiten liegen für praktische Bedürfnisse günstig, da zum Öffnen des Ventils im allgemeinen kürzere Zeit benötigt wird.
Der Motorzylinder 14 ist mit einer Zahnstange 31 versehen, auf der das Zahnrad 32 drehbar ist. Zahnstange und Zahnrad dienen zur Rückführung der Stellring des Stellmotors auf das eigentliche Steuerwerk. Die Umsteuerung des Druckmittels über die Kanäle 20 und 22 in die Druckräume A, B erfolgt über eine in 33 angeordnete elektrische Vorrichtung. Diese kann im allgemein gebräuchlicher Weise aus einer umsteuerbaren Druckpumpe, die über den Motor 34 angetrieben wird und in Verbindung mit einem elektrischen Regelmotor arbeitet, bestehen. Um auch bei Ausfall der elektrischen Umsteuervorrichtung das Ventil von Hand betätigen zu können, ist ein Handrad 35 vorgesehen, das das verblockte Ventil durch Öffnen eines Kurzschlußventils zwischen den Kanälen 20 und 22 löst und das dann mittels des einkuppelbaren Handrades 35 über ein selbsthemmendes Schneckengetriebe geöffnet bzw. geschlossen werden kann.
Um den beschriebenen Stellmotor auch bei horizontaler Lagerung verwenden zu können, ist der Behälter 33 mit dem Zylinder 9 durch eine Schraubverbindung verbunden, die es zuläßt, daß der Behälter 33 um 90° aus der Zeichenebene heraus verdreht werden kann. Der Stellmotor wird vornehmlich derart ausgeführt, daß der Motorzylinder 14 mit einem kurzem Stangenteil 7 versehen wird, um ihn auch an Ventilen unterschiedlicher Abmessungen verwenden zu können. Zum Einsatz ist es dazu lediglich erforderlich, den Stangenteil 3, dessen Länge variieren kann, über den Flansch 36 an 7 zu befestigen.

Claims

Patentansprüche: 1. Elektrohydraulisches Stellgetriebe zur Verstellung von Regelventilen mit vorzugsweise vertikal angeordneter Ventilstange, bestehend aus einem koaxial zur Ventilstange angeordneten, einen Kolben und einen Zylinder aufweisenden und auf den Kopf des Ventils, gegebenenfalls unter Zwischenschaltung einer Laterne aufsetzbaren doppeltwirkenden hydraulischen Stellmotor, aus einer Pumpe mit elektrischem Antrieb sowie aus einer Vorrichtung zur elektrisch steuerbaren Zuführung des Druckmittels zum Motor, bei der die Stellung des Ventils mechanisch auf die elektrische Steuervorrichtung zurückgeführt ist und die Steuervorrichtung, die Pumpe und der Pumpenantrieb zusammen mit dem Motor auf dem Ventil durch das Gehäuse geschützt gelagert sind, gekennzeichnet durch einen an sich bekannten beweglich gelagerten, die Ventilstange (3. 7) betätigenden Motorzylinder (14), der in einem allseitig geschlossenen, am Ventil befestigten Gehäuse (4) angeordnet ist, dessen Kopf (10) zur Lagerung des feststehenden Motorkolbens (12) und dadurch. daß dieses Gehäuse (4) zur Lagerung der Pumpe (33), ihres Antriebes (34) und der Steuervorrichtung, auf welche mechanisch die Stellung des Motorzylinders zurückgeführt ist, dient.
2. Stellgetriebe nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß das zwischen dem Motorzylinder (14) und der Steuervorrichtung vorgesehene Rückführgetriebe aus einer an der Längswandung des Motorzylinders (14) angeordneten Zahnstange (31) und einem Ritzel (32) besteht.
3. Stellgetriebe nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet. daß die Pumpe und die Steuervorrichtung in einem eigenen Behälter (33) angeordnet Sind, der an einer parallel zur Zylinderlängsachse verlaufenden Wandung des Zylindergehäuses (4) befestigt ist.
4. Stellgetriebe nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß der Behälter (33) am Zylindergehäuse (4) um die Achse des Ritzels (32) des Rückführgetriebes um 90° drehbar gelagert ist. In Betracht gezogene Druckschriften: Deutsche Patentschriften Nr. 627182, 936 730; deutsches Gebrauchsmuster Ni. 1751058; deutsche Patentanmeldung B14753 XII/47g (bekanntgemacht am 10. 9. 1953); französische Patentschriften Nr. 447 292, 1166 103; USA.-Patentschrift Nr. 2 654 568.