DE19721404C2 - Betätigungsvorrichtung mit Nothandbetätigung - Google Patents
Betätigungsvorrichtung mit NothandbetätigungInfo
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Description
Die Erfindung betrifft eine Betätigungsvorrichtung für einen hydraulisch ansteu
erbaren Aktuator, insbesondere für dessen Notbetätigung, mit den Merkmalen
des Oberbegriffes des Anspruches 1.
Kommt es zu einem Versagen des hydraulisch ansteuerbaren Aktuators meist in
Form eines hydraulisch betätigbaren Arbeitszylinders, beispielsweise durch
Stromausfall, läßt sich dieser in der Regel nicht mehr betätigen, was insbeson
dere in sicherheitstechnisch relevanten Bereichen, wie in Kernkraftwerken oder
dergl. zu gefährlichen Störungen führen kann. Es ist zwar Stand der Technik bei
dahingehenden Notbetriebssituationen eigenständige Notversorgungssysteme in
Gang zu setzen; diese sind jedoch teuer und aufwendig in der Realisierung und
liegen in der Regel meist derart weit von der Störstelle entfernt, daß die Notbe
tätigung durch den Bediener nicht mehr unmittelbar überwacht werden kann.
So ist durch die DE 33 44 132 C2 eine Betätigungsvorrichtung für einen hydrau
lisch ansteuerbaren Aktuator bekannt mit einem Gehäuse, das eine Fluidvorrats
kammer aufweist, die über eine Anschlußstelle an den Aktuator und über eine
andere Anschlußstelle an einen Versorgungskreislauf angeschlossen ist, wobei
innerhalb der Fluidvorratskammer über eine von Hand betätigbare Einstelleinrich
tung in Form eines Pumpenschwengels längsverschiebbar ein Trennkolben geführt
ist, der mit einer mechanisch getrennt arbeitenden Ansteuereinrichtung in Form
eines Verschiebekolbens für eine die Fluidanschlußstellen miteinander verbindende
Durchlaßöffnung zusammenwirkt.
Sofern diese bekannte Anordnung für eine Notbetätigung des hydraulisch ansteuer
baren Aktuators vorgesehen ist, lassen sich aus der Stellung des Pumpenschwengels
keine Rückschlüsse darüber ableiten, ob funktionssicher eine Notbetätigung statt
gefunden hat oder nicht. Die bekannte Ansteuereinrichtung in Form des längsver
fahrbaren Verschiebekolbens wird ausschließlich durch den Fluiddruck angesteuert,
so daß es unabhängig von der Stellung des über den Pumpenschwengel ansteuer
baren Trennkolbens es zu Fehlansteuerungen für die bekannte Ansteuereinrichtung
kommen kann. Im übrigen ist bereits aufgrund der Teilevielzahl bei der bekannten
Lösung diese teuer in der Herstellung.
Ausgehend von diesem Stand der Technik liegt der Erfindung die Aufgabe zugrun
de, eine Betätigungsvorrichtung zu schaffen, mit der eine einfache und preisgün
stige Möglichkeit gegeben ist, in Störsituationen den hydraulisch ansteuerbaren
Aktuator funktionssicher und von außen überwachbar anzusteuern. Eine dahinge
hende Aufgabe löst eine Betätigungsvorrichtung mit den Merkmalen des Anspru
ches 1.
Dadurch, daß gemäß dem kennzeichnenden Teil des Anspruches 1 die Einstellein
richtung eine in das Gehäuse ein- und ausschraubbare Einstellschraube ist, deren
Einschraubstrecke derart gewählt ist, daß der mit ihr zusammenwirkende Trenn
kolben zwischen zwei Endstellungen verfahrbar ist, und daß die Durchlaßöffnung
des Trennkolbens als Ansteuereinrichtung ein Rückschlagventil aufweist, das in der
einen oder in der anderen Endstellung geöffnet und in der jeweils zugeordneten
gegenüberliegenden Endstellung geschlossen ist, wird das angesprochene Rück
schlagventil in den Endstellungen über den Trennkolben mechanisch zwangsgesteu
ert und damit funktionssicher betätigt, wobei der Trennkolben wiederum durch
eine einmalige Zustellbewegung über die Einstellschraube die jeweilige Endstellung
definiert einnimmt. Mithin ist eine mechanisch definierte Kopplung zwischen
Einstellschraube, Trennkolben und Rückschlagventil gegeben, die äußerst funktions
sicher ist und mithin sich besonders für eine Notbetätigung des Aktuators eignet.
Die Position der Einstellschraube - ganz ein- oder ausgedreht - erlaubt darüber
hinaus vor Ort der jeweiligen Bedienperson sofort einen Überblick, ob wirksam
eine Notbetätigung für den Aktuator vorliegt oder nicht.
Die erfindungsgemäße Betätigungsvorrichtung besteht nur aus wenigen Bau
teilen und läßt sich mithin einfach und preisgünstig realisieren. Durch die von
Hand betätigbare Einstelleinrichtung läßt sich der Einstellvorgang und mithin
die Funktion des angesteuerten Aktuators von der Bedienperson genau vor Ort
überwachen. Fehlansteuerungen sind somit vermieden. Da die in der Fluid
vorratskammer bevorratete Ölmenge ausreicht, ist eine externe Bereitstellung
von Steuerfluid nicht notwendig. Die Fluidansteuerung über die Betätigungsvor
richtung erfolgt leckölfrei, so daß eine funktionssichere Notbetätigung von
Hand gewährleistet ist.
Weitere vorteilhafte Ausführungsformen der Betätigungsvorrichtung sind Gegen
stand der Unteransprüche.
Im folgenden wird die erfindungsgemäße Betätigungsvorrichtung anhand einer
Ausführungsform nach der Zeichnung näher erläutert. Es zeigen in prinzipieller
und nicht maßstäblicher Darstellung
Fig. 1 teilweise in Ansicht, teilweise im Längsschnitt die Betäti
gungsvorrichtung als integrierter Bestandteil eines Versor
gungskreislaufes im Normalbetrieb, die
Fig. 2 eine der Fig. 1 entsprechende Darstellung der Be
tätigungsvorrichtung im Nothandbetrieb,
Fig. 3 eine geänderte Ausführungsform der Betätigungsvorrich
tung nach der Fig. 1 im Normalbetrieb - ohne Darstel
lung des Versorgungskreislaufes .
Die Betätigungsvorrichtung nach den Figuren dient der Notbetätigung eines
hydraulisch ansteuerbaren Aktuators 10 in Form eines federbelasteten hydrau
lischen Arbeitszylinders 12. Die Betätigungsvorrichtung ist mit einem Gehäuse
14 versehen, das eine Fluidvorratskammer 16 aufweist, die über eine An
schlußstelle 18 an den Aktuator 10 und über eine andere Anschlußstelle 20 an
einen als Ganzes mit 22 bezeichneten hydraulischen Versorgungskreislauf für
den Aktuator 10 anschließbar ist. Innerhalb der Fluidvorratskammer 16 ist über
eine von Hand betätigbare Einstelleinrichtung 24 längsverschiebbar ein Trenn
kolben 26 geführt, der eine Ansteuereinrichtung 28 für eine die Anschlußstellen
18, 20 miteinander verbindende Durchlaßöffnung 30 aufweist.
Die von Hand betätigbare Einstelleinrichtung 24 besteht im wesentlichen aus
einer in das Gehäuse 14 ein- und ausschraubbaren Einstellschraube 32, deren
mögliche Einschraubstrecke derart gewählt ist, daß der mit ihr zusammenwir
kende Trennkolben 26 zwischen zwei Endstellungen A, B längsverschiebbar ist.
Die Durchlaßöffnung 30 des Trennkolbens 26 weist als Ansteuereinrichtung 28
ein federbelastetes Rückschlagventil 34 auf, das in der einen oder der anderen
Endstellung A, B geöffnet und in der jeweils zugeordneten gegenüberliegenden
Endstellung B bzw. A geschlossen ist.
Die Einstellschraube 32 greift mit ihrem freien Ende 36 in den Trennkolben 26
ein, wobei zwischen diesem freien Ende 36 und dem Schraubenkopf 38 sich
auf dem Gehäuse 14 eine von der Einstellschraube 32 durchgriffene Kontermut
ter 40 abstützt. Das Gehäuse 14 ist in der Art einer Einschraubpatrone 42
ausgebildet und kann über ein entsprechendes Außengewinde in ein Innenge
winde als Einbausatz universell in Steuerblöcke oder ähnliches eingeschraubt
und von dort wieder entfernt werden. Wie noch näher erläutert werden wird,
steuern Teile 44 oder 46 des Gehäuses 14 in einer Endstellung A bzw. B die
Ansteuereinrichtung 28 unter Freigabe der Durchlaßöffnung 30 auf.
Wie insbesondere die Fig. 1 und 2 zeigen weist der jeweilige Versorgungskreis
lauf 22 eine Hydropumpe 48, ein Schaltventil 50 in Form eines elektrisch
betätigbaren und mit einer Feder rückstellbaren 3/2-Wegeventiles sowie einen
Tankanschluß 52 auf. Die beiden Anschlußstellen 18, 20 sind mithin zwischen
einer Versorgungsleitung 54 zwischen dem Versorgungskreislauf 22 und dem
Aktuator 10 geschaltet. Desweiteren weist der Trennkolben 26 eine Zentrieröff
nung 56 auf, die dem stirnseitigen Eingriff der Einstellschraube 32 dient, die
hierfür über einen stirnförmigen Zapfen 58 verfügt. Desweiteren ist die Zen
trieröffnung 56 über einen Verschlußstopfen 60 mit umlaufender Ringdichtung
62 dichtend verschlossen.
Der Trennkolben 26 ist längsverschiebbar innerhalb der Fluidvorratskammer 16
geführt und dichtet über eine weitere Ringdichtung 64 zwei Kammerbereiche
66 und 68 in der Fluidvorratskammer 16 voneinander ab. Das Rückschlagventil
34 wird bei der Ausführungsform nach den Fig. 1 und 2 entgegen der Feder
kraft über einen in Blickrichtung auf die Fig. 1 gesehen nach unten vor
stehenden Ringflansch 70 aufgesteuert und gibt mithin den Durchströmungs
weg zur Durchlaßöffnung 30 frei. Der Zustellweg für das sperrende Rückschlag
ventil 34 verläuft dabei parallel zu der Längsrichtung der möglichen Zustell
bewegung für die Einstellschraube 32.
Zur Verdeutlichung der erfindungsgemäßen Betätigungsvorrichtung nach den
Fig. 1 und 2 wird diese nunmehr anhand ihrer Funktion näher erläutert.
In unbetätigtem Zustand ist, wie dies die Fig. 1 zeigt, die Einstellschraube 32
bis in ihre oberste Position ausgeschraubt. Dadurch befindet sich der Trenn
kolben 26 an seinem oberen Anschlag gebildet durch den Ringflansch 70. Wie
bereits beschrieben ist dabei das eingebaute Rückschlagventil 34 mechanisch
entgegen seiner Federkraft aufgesteuert. Mithin ist über die Durchlaßöffnung 30
ein freier Fluiddurchfluß in beiden Richtungen gewährleistet und der Verbrau
cher in Form des Arbeitszylinders 12 kann über die Fluiddruckpumpe 48 mit
Drucköl versorgt werden, und zwar in Abhängigkeit von der Schaltstellung des
Schaltventiles 50.
Kommt es zum Ausfall der Hydropumpe 48, beispielsweise durch Stromausfall,
wird über die Rückstellfeder des Arbeitszylinders 12 dieser in seine in der
Fig. 1 dargestellte Ausgangsstellung automatisch verfahren. Darüberhinaus wird
bei einem Stromausfall das Wegeventil 50 in seine in den Fig. 1 und 2 dar
gestellte Schaltstellung verfahren, d. h. die Hydropumpe 48 wäre von der
Versorgungsleitung 54 abgesperrt. Wird nun die Einstellschraube 32 in das
Gehäuse 14 eingedreht, wird zunächst das Rückschlagventil 34 geschlossen,
um dadurch den Ablauf über die Versorgungsleitung 54 zum Tankanschluß 52
abzusperren und mithin um Druckölverluste zu verhindern. Das in der Fluid
vorratskammer 16 bevorratete Fluid wird bei dieser Zustellbewegung des
Trennkolbens 26 in seine untere Endstellung B aus dem Kammerbereich 68
ausgeschoben und in den Arbeitszylinder 12 gedrückt, und zwar entgegen der
Rückstellkraft seiner Feder, so daß dieser letztendlich seine in der Fig. 2 be
tätigte Stellung einnimmt. Die Stellung der Einstellschraube 32 zeigt dabei, wie
dies in der Fig. 2 dargestellt ist, deutlich und unmittelbar an, daß Nothandbe
trieb vorliegt. Die Funktionskontrolle ist mithin sehr einfach herbeizuführen
und deutlich zu erkennen. Die Einstellschraube 32 ist hierbei über ihren ge
samten Außenumfang mit einem Außengewinde versehen, daß in das zugehöri
ge Innengewinde des Gehäuses 14 eingreift.
Im folgenden wird eine geänderte Ausführungsform der Betätigungsvorrichtung
nach der Fig. 3 erläutert, wobei dies nur noch insoweit erfolgt, als sich die
geänderte Ausführungsform wesentlich von der vorbeschriebenen unterschei
det. Dabei werden für dieselben Bauteile auch dieselben Bezugsziffern wie
vorstehend angegeben verwendet.
Bei der Ausführungsform nach der Fig. 3 wird der Normalbetrieb dadurch
gewährleistet, daß der Trennkolben 26, wie gezeigt, in der unteren Endstellung
B angelangt ist. Bei dieser Konstellation ist die Aufsteuerrichtung für das Rück
schlagventil 34 umgekehrt, d. h. es wird nunmehr über seinen Steuerzapfen von
einer Begrenzungsfläche des unteren Teils 46 des Gehäuses 14 aufgesteuert.
Bei der vorliegenden Ausführungsform ist also der Normalbetrieb gegeben
wenn die Einstellschraube 32 vollständig eingedreht ist. In Umkehrung des
Vorbeschriebenen wäre dann hier die Notbetriebsfunktion gegeben, wenn die
Einstellschraube 32 über den Schraubenkopf 38 aus dem Gehäuse 14 her
ausgeschraubt werden würde. Der Trennkolben 26 würde dann dabei nach
oben hin mitgeführt und durch Schließen des Rückschlagventiles 34 die Durch
laßöffnung 30 zugesteuert werden. Das über die Feder des Aktuators 10 in die
Kammer 68 eingesteuerte Fluid erlaubt dann die Notbetätigung des Zylinders in
der anderen Richtung. Die Einstellschraube 32 kann auch einstückig mit dem
stirnförmigen Zapfen 58 sowie mit dem Verschlußstopfen 60 verbunden sein.
Es ist dann eine Zwangsansteuerung des Trennkolbens in beiden Richtungen
über das System Einstellschraube 32 mit Schraubenkopf 38 möglich.
Da die vorliegende Betätigungsvorrichtung sich modular aufbauen läßt, kann
auch je nach Art des Verbrauchers unterschiedliches Ölvolumen bereitgestellt
werden, wobei eine Anpassung des zur Verfügung stehenden Volumens der
Fluidvorratskammer 16 dahingehend erfolgt. Der beschriebene Aufbau ist
konstruktiv einfach und preisgünstig realisierbar. Als besonders vorteilhaft hat
sich die erfindungsgemäße Betätigungsvorrichtung beim Einsatz in Flurförder
fahrzeugen, insbesondere bei Gabelstaplern, erwiesen, wo es darum geht, beim
Ausfall des Motors die Parkbremse noch lösen zu können.
Claims (7)
1. Betätigungsvorrichtung für einen hydraulisch ansteuerbaren Aktuator (10),
insbesondere für dessen Notbetätigung mit einem Gehäuse (14), das eine
Fluidvorratskammer (16) aufweist, die über eine Anschlußstelle (18) an den
Aktuator (10) und über eine andere Anschlußstelle (20) an einen hydrau
lischen Versorgungskreislauf (22) des Aktuators (10) anschließbar ist, wobei
innerhalb der Fluidvorratskammer (16) über eine von Hand betätigbare Ein
stelleinrichtung (24) längsverschiebbar ein Trennkolben (26) geführt ist, der
eine Ansteuereinrichtung (28) für eine die Anschlußstellen (18, 20) miteinander
verbindende Durchlaßöffnung (30) aufweist, dadurch gekennzeichnet, daß die
Einstelleinrichtung (24) eine in das Gehäuse (14) ein- und ausschraubbare
Einstellschraube (32) ist, deren Einschraubstrecke derart gewählt ist, daß der
mit ihr zusammenwirkende Trennkolben (26) zwischen zwei Endstellungen
(A, B) verfahrbar ist, und daß die Durchlaßöffnung (30) des Trennkolbens (26)
als Ansteuereinrichtung (28) ein Rückschlagventil (34) aufweist, das in der
einen oder in der anderen Endstellung (A, B) geöffnet und in der jeweils
zugeordneten gegenüberliegenden Endstellung (B, A) geschlossen ist.
2. Betätigungsvorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet,
daß die Einstellschraube (32) mit ihrem freien Ende (36) an den Trenn
kolben (26) anstößt oder in diesen eingreift, und daß zwischen dem freien
Ende (36) und dem Schraubenkopf (38) sich auf dem Gehäuse (14) eine
von der Einstellschraube (32) durchgriffene Kontermutter (40) abstützt.
3. Betätigungsvorrichtung nach Anspruch 1 oder 2, dadurch ge
kennzeichnet, daß das Gehäuse (14) in der Art einer Einschraubpatrone
(42) ausgebildet ist, und daß Teile (44, 46) dieses Gehäuses (14) in einer
Endstellung (A, B) die Ansteuereinrichtung (28) unter Freigabe der Durch
laßöffnung (30) aufsteuert.
4. Betätigungsvorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch ge
kennzeichnet, daß der Aktuator (10) aus einem federbelasteten hydrau
lischen Arbeitszylinder (12) gebildet ist.
5. Betätigungsvorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch ge
kennzeichnet, daß der Versorgungskreislauf (22) mindestens eine Hydro
pumpe (48), ein Schaltventil (50) und einen Tankanschluß (52) aufweist.
6. Betätigungsvorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch ge
kennzeichnet, daß die beiden Anschlußstellen (18, 20) zwischen einer
Versorgungsleitung (54) zwischen dem Versorgungskreislauf (22) und der
Aktuator (10) geschaltet sind.
7. Betätigungsvorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 6, dadurch ge
kennzeichnet, daß der Trennkolben (26) eine Zentrieröffnung (56) auf
weist, die dem stirnseitigen Eingriff der Einstelleinrichtung (24) dient und
die über einen Verschlußstopfen (60) dichtend verschlossen ist.
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