DE202016103862U1

DE202016103862U1 - Hubstellantrieb für eine Stellarmatur

Info

Publication number: DE202016103862U1
Application number: DE202016103862.6U
Authority: DE
Original assignee: Samson AG
Current assignee: Samson AG
Priority date: 2016-07-15
Filing date: 2016-07-15
Publication date: 2016-07-21
Anticipated expiration: 2026-07-16
Also published as: CN207316206U

Abstract

Hubstellantrieb (1) für eine Stellarmatur, wie ein Stellventil, einer prozesstechnischen Anlage, wie einer petrochemischen Anlage, einer lebensmittelverarbeitenden Anlage, beispielsweise einer Brauerei, einem Kernkraftwerk, etc., umfassend: ein Stellantriebsgehäuse (3), ein in dem Stellantriebsgehäuse (3) gelagertes Kurbelgetriebe (5) mit einer Kurbelstange (11) zum Betätigen der Stellarmatur längs einer axialen Hubstellrichtung (S), und ein separates an die Kurbelstange (11) angelenktes Kupplungsstück (41), das gegenüber dem Stellantriebsgehäuse (3) in axialer Hubstellrichtung (S) geführt ist und über das die Kurbelstange (11) die Stellarmatur insbesondere außerhalb des Stellantriebsgehäuses (3) betätigt, dadurch gekennzeichnet, dass zwischen dem Stellantriebsgehäuse (3) und dem Kupplungsstück (41) zusätzlich zu Führungsflächen (46, 51) um die axiale Hubstellrichtung (S) umlaufende Dichtflächen (54, 56) vorgesehen sind, die sich zur Bildung einer Spaltdichtung bei der Hubstellbewegung des Kupplungsstücks (41) berührungsfrei gegenüberliegen.

Description

Die Erfindung betrifft einen Hubstellantrieb, insbesondere einen elektrischen Hubstellantrieb, zum Erstellen einer Stellarmatur, wie eines Stellventils, insbesondere einer prozesstechnischen Anlage, wie einer petrochemischen Anlage, einer lebensmittelverarbeitenden Anlage, beispielsweise einer Brauerei, einem Kernkraftwerk, etc., insbesondere zum Einsatz im Heizungs-, Lüftungs- und/oder Klima-Technikbereich, der Verfahrenstechnik oder der industriellen Energieträgernetze.
Ein gattungsgemäßer Hubstellantrieb wird von der Samson AG hergestellt und in 1 gezeigt. Der gattungsgemäße Hubstellantrieb ist mit einem Elektromotor ausgeführt, wobei ein digitaler Stellungsregler eingesetzt werden kann. Die Kraft des Elektromotors wird über ein Kurbelgetriebe mit einer Kurbelscheibe und einer Kurbelstange an die Außenseite des Stellantriebsgehäuses übertragen. Das Getriebe und der Motor sind in dem Stellantriebsgehäuse untergebracht, wobei die Kurbelstange eine Kegelstange des Stellventils betätigt. Beim Ausfahren der Kurbelstange drückt diese auf die Kegelstange und verfährt diese in die gewünschte, geregelte Ventilstellung. Wird die Kurbelstange eingefahren, wird die Kegelstange beispielsweise durch eine Rückstellfeder, die in dem Stellventil angeordnet ist, zurückbewegt. Üblicherweise wird der Hubstellantrieb mittels einer Überwurfmutter an ein Stellventilgehäuse befestigt, wobei die Überwurfmutter mit einem Flanschhals des Stellantriebsgehäuses zusammenarbeitet, der im Bereich des Stellantriebsgehäusedurchgangs angeordnet ist. In der beiliegenden 1, die eine Teilquerschnittsansicht des Hubstellantriebs darstellt, ist der Hubstellantrieb im Allgemeinen mit der Bezugsziffer 1 versehen. Ein stellventilseitiges Betätigungsende einer Kurbelstange 3* umfasst einen umlaufenden Führungsschieber zum seitlichen dichtenden Anliegen an die zylindrische Innenseite eines Flanschhalses 6* des Stellantriebsgehäuses 4*, um eine translatorische Bewegung der Kurbelstange 3* in Richtung der Kegelstange des Stellventils (nicht dargestellt) zu gewährleisten. Mittels einer Überwurfmutter 5* wird der Hubstellantrieb 1* an dem Stellventil befestigt.
Es besteht das Bedürfnis, eine visuelle Hubanzeige zu schaffen, damit eine Bedien- oder Kontrollperson von außen ohne mechanischen Zugriff feststellen kann, in welcher Position sich die Kurbelstange, ergo das Stellventil befindet. Bei der Erfindung geht es insbesondere darum, den oben beschriebenen, gattungsgemäßen Hubstellantrieb zu verbessern und/oder funktional weiterzubilden, ohne den Aufbau und die Betriebsfunktion im Wesentlichen abändern zu müssen.
Auf dem Gebiet der Prozesstechnik betreffend einen Stellantrieb für Stellventile im Allgemeinen sind visuelle Hubanzeigen angedacht. Beispielsweise offenbart DE 26 31 100 A1 eine Stellungsanzeige an einem zu stellenden Verschlussteil eines translatorisch zu betätigenden Ventils. Die Hubstellanzeige hat einen Fühlerhebel, der sich quer zur translatorischen Hubrichtung des Verschlussteils durch die Wandung des Ventilgehäuses erstreckt. Der Fühlerhebel liegt innenseitig an einer Axialfläche des Verschlussteils an, wobei die Position des Fühlerhebels über ein außenseitiges Sichtglas ablesbar ist.
EP 0 961 958 B1 offenbart eine Betätigungsvorrichtung für ein Heizkörperventil, das von einem elektrischen Linearantrieb mit einer Hubanzeige betätigt wird. Ein Oberteil und ein Unterteil des Antriebsgehäuses können mit parallelen Schlitzen in der Außenwand versehen sein, um eine optische Anzeige vorzugeben. Es ist schwierig, diese Sichtfenster prozessfluiddicht verschlossen zu halten, sodass schädigende Fluide nicht in das Stellantriebsgehäuse eindringen können.
Aufgabe der Erfindung ist es, die Nachteile des Stands der Technik zu überwinden, insbesondere einen Hubstellantrieb mit einem Kurbelgetriebe für den Einsatz in der Heizungs-, Lüftungs-, Klima- oder Verfahrenstechnik oder der industriellen Energieträgernetze derart zu schaffen, dass eine visuelle Kontrolle für eine Bedienperson ermöglicht ist und überprüfbar ist, in welcher Position sich die Kurbelstange und damit das Betätigungselement der Stellarmatur befindet, ohne die Dichtigkeit des Stellantriebsgehäuses zu beeinträchtigen und/oder den konstruktiven Aufwand für den Hubstellantrieb zu erhöhen.
Diese Aufgabe wird durch die Merkmale von Anspruch 1 gelöst.
Danach ist ein Hubstellantrieb für eine Stellarmatur, wie ein Stellventil, einer prozesstechnischen Anlage, wie einer petrochemischen Anlage, einer lebensmittelverarbeitenden Anlage, beispielsweise einer Brauerei, einem Kernkraftwerk, einer Heizungsanlage, einer Lüftungsanlage, einer Klimatechnikanlage, etc., vorgesehen. Der Hubstellantrieb kann Teil eines Feldgeräts der prozesstechnischen Anlage sein, der neben der Stellarmatur und dem Hubstellantrieb eine Trägereinrichtung, wie eine Laterne, einen Trägerflansch aufweist, der den Hubstellantrieb an die Stellarmatur koppelt. Der Hubstellantrieb, die Stellarmatur und die Laterne bilden eine strukturelle, ortsfeste Gesamtanordnung, die im Feld der prozesstechnischen Anlage eingebaut werden kann. Der Hubstellantrieb hat ein Stellglied, wie eine Stellstange, die hin zur Stellarmatur entlang der Laterne verläuft, um ein Stellglied, wie ein Ventilglied, der Stellarmatur gemäß einer Hin- und Herbewegung zu stellen. Der Hubstellantrieb hat dabei translatorische Bewegungsgrenzen, die durch die Mechanik des Getriebes des Hubstellantriebs festgelegt sind. Der Hubstellantrieb umfasst ein Stellantriebsgehäuse, das vorzugsweise aus einem Kunststoffgehäusekörper realisiert ist, der fluidhermetisch abgeschlossen ist und einen behälterförmigen Grundkörper aufweist, in dem das Kurbelgetriebe gelagert ist und der mit einem Deckel verschließbar ist. An dem Deckel kann ein Sichtfenster vorgesehen sein, über das die Stellung der Kurbelscheibe im Inneren des Stellantriebsgehäuses visuell erfassbar ist. Das Stellantriebsgehäuse kann insbesondere einen Gehäusedurchgang festlegen, der eine axiale Hubstellrichtung definiert und über eine von einem elektrischen Motor erzeugte Betätigungskraft zum Betätigen der Stellarmatur abgegeben werden kann. In dem Stellantriebsgehäuse ist ein Kurbelgetriebe gelagert, das mittels einer Kurbelstange eine insbesondere motorisierte Drehbewegung in eine translatorisch, axiale Hubstellbewegung umwandelt. Die Kurbelstange ist das getriebeabtriebsseitige Bauteil des Kurbelgetriebes und dient dazu, die Stellarmatur insbesondere außerhalb des Stellantriebsgehäuses in axialer Hubstellrichtung zu betätigen. Vorzugsweise hat der erfindungsgemäße Hubstellantrieb einen elektrisch betriebenen Motor, der eine Drehantriebsbewegung insbesondere über die in dem Stellantriebsgehäuse gelagerte Kurbelscheibe der Kurbelstange mitteilt, welche mittels einer Exzentrizität zu einer Drehachse der Kurbelscheibe bewegt wird. Erfindungsgemäß hat der Hubstellantrieb, insbesondere das Kurbelgetriebe, eine separates Kupplungsstück oder Adapterstück, über das die Kurbelstange die Stellarmatur insbesondere außerhalb des Stellantriebsgehäuses betätigt, wobei die Kurbelstange beweglich an dem Kupplungsstück angelenkt ist. Bei der beweglichen Anlenkung des Kupplungsstücks an die Kurbelstange handelt es sich vorzugsweise um ein Scharniergelenk, das eine Beweglichkeit des Kupplungsstücks gegenüber der Kuppelstange um eine ortsdefinierte Schwenkachse zulässt, während insbesondere eine Beweglichkeit des Kupplungsstücks gegenüber der Kurbelstange im Hinblick auf andere Achsen ausgeschlossen sein soll. Die bewegliche Anlenkung insbesondere als Scharniergelenk dient dazu, die kombinierte Translations- und Schwenkbewegung der Kurbelstange an deren der Stellarmatur zugewandten Ende auszugleichen. Dabei ist vorzugsweise die Schwenkachse senkrecht zur Translationsrichtung angeordnet. Das Adapterstück ist insbesondere teilweise am Ausgangsbereich des Stellantriebsgehäuses angeordnet und umfasst einen Betätigungsabschnitt, der von der Außenseite des Stellantriebsgehäuses derart zugänglich ist, dass eine Betätigung eines stellarmatureigenen Stellglieds möglich ist.
Die Betätigung eines Stellglieds der Stellarmatur durch das Kupplungsstück findet insbesondere außerhalb eines Stellarmaturgehäuses auf einer dem Hubstellantrieb zugewandten Seite statt und wird vorzugsweise ausschließlich durch Mitnahme einer in einer translatorischen Hubstelldruckrichtung realisiert. Dies bedeutet, dass das zu betätigende Stellglied der Stellarmatur lediglich in Richtung von dem Stellantriebsgehäuse weg betätigt wird, also der Hubstelldruckrichtung, während bei der entgegengesetzten translatorischen Richtung, i. e. Zugrichtung, das Stellglied von dem Kupplungsstück freigegeben wird und nicht mitgenommen wird. Die Rückführung des Stellglieds der Stellarmatur hin zu dem Hubstellantrieb kann beispielsweise durch eine stellarmatureigene Rückstellfeder realisiert sein, die nicht Teil des Hubstellantriebs ist. Auf diese Weise wird eine in Axialrichtung fixierungsfreie Kopplung des Kupplungsstücks an dem Stellglied der Stellarmatur lediglich durch Kontakt realisiert. Diese befestigungsfreie Ankupplung könnte durch magnetische Anziehungskräfte kombiniert sein, indem das Kupplungsstück und das Stellglied der Stellarmatur sich gegenseitig magnetisch anziehen, um eine Rückführung hin zum Stellantriebsgehäuse zu erreichen, ohne notwendigerweise eine stellarmatureigene Rückstellfeder verwenden zu müssen. Bei einer bevorzugten Ausgestaltung der Erfindung weist das Kupplungsstück eine der Stellarmatur zugewandte Hubbetätigungsseite auf, die vorzugsweise plan geformt ist und/oder frei von einer Befestigungseinrichtung derart ausgestaltet ist, dass die Stellarmatur nur in einer Hubstellrichtung von dem Stellantriebsgehäuse weg druckbetätigt wird, wobei insbesondere die Kopplung des Kupplungsstücks an die Stellarmatur nicht dazu ausgelegt ist, die Stellarmatur in Richtung auf das Stellantriebsgehäuse zurückzuführen.
Gemäß der Erfindung ist das an der Kurbelstange beweglich angebrachte Kupplungsstück in der axialen Hubstellrichtung geführt. Eine axiale Führung kann dadurch erreicht sein, dass das Stellantriebsgehäuse im Bereich dessen Durchgangs für die Kurbelstange eine Führungsfläche, insbesondere eine zylindrische Führungsfläche, bildet, zu der eine formkomplementäre, insbesondere gemäß einer Spiel- oder Übergangspassung ausgebildete Führungsgegenfläche an dem Kupplungsstück vorgesehen ist. Durch das Zusammenspiel der Führungsfläche des Stellantriebsgehäuses und der Führungsgegenfläche des Kupplungsstücks wird ein axiales, in Radialrichtung unverrückbares Gleitlager des beweglichen Kupplungsstücks gegenüber dem ortsfesten Stellantriebsgehäuse realisiert. Dabei kann die Führungsfläche des Stellantriebsgehäuses durch eine axiale Verlängerung des Antriebsgehäuses beispielsweise durch einen insbesondere einstückig mit dem an dem Stellantriebsgehäuse ausgebildeten und sich davon erstreckenden Führungshals gebildet sein.
Erfindungsgemäß umfassen das Stellantriebsgehäuse, insbesondere im Bereich des Durchgangs, und das Kupplungsstück jeweils Dichtungsflächen, zusätzlich zu den Führungsflächen, wobei die Dichtungsflächen dazu dienen, eine Spaltdichtung in Form einer Labyrinthdichtung zu bilden. Die Dichtflächen liegen sich längs der gesamten Hubstellbewegungsamplitude des Kupplungsstücks berührungsfrei gegenüber, wodurch eine Verlängerung des Leckagewegs längs des Gleitlagers ein erhöhter Strömungswiderstand in den Hubstellantrieb entsteht. Die Wegverlängerung wird aufgrund der sich gegenüberliegenden Dichtflächen zur Bildung des berührungsfreien Spaltes erreicht, wobei insbesondere die durch das Kupplungsstück gebildete Dichtfläche gegenüber der Dichtgegenfläche des Stellantriebsgehäuses berührungsfrei verkämmt. Die Führungsfläche kann eine zusätzliche dynamische Kontaktdichtfläche aufweisen, die beispielsweise mit einer dynamischen Dichtung, wie einem O-Ring, zusammenwirken kann.
Bei einer bevorzugten Ausführung der Erfindung erstrecken sich die Führungsfläche des Stellantriebsgehäuses sowie die Führungsgegenfläche des Kupplungsstücks in axialer Hubstellrichtung und umlaufen vorzugsweise die axiale Hubstellrichtung, die insbesondere zylindrisch ausgebildet sind, und die Dichtfläche des Kupplungsstücks sowie die Dichtgegenfläche des Stellantriebsgehäuses erstrecken sich ebenfalls in axialer Hubstellrichtung und insbesondere laufen um die axiale Hubstellrichtung um, die vorzugsweise zylindrisch ausgebildet sind, wobei insbesondere die Dichtflächen des Stellantriebsgehäuses und des Kupplungsstücks gegenüber den Führungsflächen des Stellantriebsgehäuses und des Kupplungsstücks sich im Wesentlichen axial überlappen, wobei insbesondere die Dichtflächen konzentrisch zur axialen Hubstellrichtung die Führungsflächen radial außen umgeben.
Die zylindrischen, sich diametral gegenüberliegenden, in axialer Hubstellrichtung erstreckenden Dichtflächen der Spaltdichtung (Labyrinthdichtung) zwischen dem Kupplungsstück und dem Stellantriebsgehäuse haben vorzugsweise einen überlappenden Kämmbereich, der sich aufgrund der Verlagerung des Kupplungsstücks verändert, insbesondere vergrößert oder verkleinert. In einer ausgefahrenen Position des Kupplungsstücks ist der Kämmbereich der gegenüberliegenden Dichtflächen am kleinsten, im eingefahrenen Zustand des Kupplungsstücks am größten. Vorzugsweise liegt der Kämmbereich im eingefahrenen Zustand in einem Bereich von mindestens 1 mm oder 1,5 mm oder 2 mm oder 3 mm bis insbesondere höchstens 20 mm oder 15 mm oder 10 mm. Vorzugsweise ist eine Kämmbereichsamplitude zwischen 1 mm bis 20 mm vorgesehen. Im ausgefahrenen Zustand des Kupplungsstücks liegt der Überlappungsbereich bei einer Abmessung von höchstens 5 mm, 4 mm, 3 mm, 2 mm oder 1 mm.
Bei einer Weiterbildung der Erfindung greifen für die Bildung der Dichtflächen der Spaltdichtung ringförmige Kämmabschnitte des Stellantriebsgehäuses und des Kupplungsstücks teleskopartig in axialer Hubstellrichtung ineinander, wobei insbesondere der Eingriff in die Dichtflächen berührungsfrei längs der Bewegungsamplitude des Kupplungsstücks gegenüber dem Stellantriebsgehäuse erfolgt, wobei insbesondere der Kämmabschnitt des Stellantriebsgehäuses durch einen insbesondere einstückig durch das Stellantriebsgehäuse gebildeten, vorzugsweise zylindrischen Halsvorsprung realisiert ist, der in einer entsprechend geformten, ringförmigen Sacklochaussparung in das Kupplungsstück eingreift. Ein außenseitiger Kämmabschnitt des Kupplungsstücks begrenzt die Sacklochaussparung radial außen, wobei insbesondere eine vorzugsweise zylindrische Außenseite des Halsvorsprungs die Dichtgegenfläche des Stellantriebsgehäuses bildet, während eine radial nach innen gerichtete vorzugsweise zylindrische Innenseite des Kämmabschnitts des Kupplungsstücks die Dichtfläche des Kupplungsstücks bildet, wobei insbesondere an dem Kupplungsstück eine optische Weganzeige angeordnet ist, die von außerhalb des Stellantriebsgehäuses sichtbar ist.
Vorzugsweise ist das Kupplungsstück aus einem starren Kunststoff, wie Thermoplast oder Duroplast, z. B. PEEK oder POM, gefertigt, wobei insbesondere die Kurbelstange aus einem geeigneten Metall gefertigt sein kann. Durch das Zwischenschalten des gegenüber der Kurbelstange beweglichen, separaten Kupplungsstücks besteht die Möglichkeit, im Bereich des Kraftausgangs bis zur Kraftübertragungsstelle in der Stellarmatur die Funktionalität des Hubstellantriebs zu verbessern und/oder zu erweitern. Es besteht beispielsweise die Möglichkeit, an dem Kupplungsstück eine zuverlässige visuelle Anzeige zu integrieren, weil das Kupplungsstück eine strukturelle Trennung von Abdichtung des Gehäusedurchgangs und Kraftübertragung von der Kurbelstange in die Stellarmatur zulässt. Erfindungsgemäß gleicht das beweglich an der Übertragungskurbelstange angelenkte Kupplungsstück den exzentrischen Ausschlag der Kurbelbewegung der Kurbelstange aus, wodurch eine vereinfachte Abdichtung des Stellantriebsgehäuses, insbesondere gegen aggressive prozesstechnische Medien, möglich ist. Zudem leistet das Kupplungsstück die translatorische Führungsaufgabe der Kurbelstange insbesondere außerhalb des Stellantriebsgehäuses übernehmen und bietet eine Sichtfläche, um eine Hubanzeige zu verwirklichen.
Bei der bevorzugten Ausführung der Erfindung ist die bewegliche Anlenkung der Kurbelstange an dem Kupplungsstück durch ein scharnierartiges Gelenk realisiert, das insbesondere ausschließlich eine Schwenkbewegung der Kurbelstange insbesondere in der Kurbelebene des Kurbelgetriebes relativ zum Kupplungsstück zulässt, wobei das Gelenk eine Relativbewegung des Kupplungsstücks in axialer Betätigungsrichtung relativ zur Kurbelstange unterbindet. Das scharnierartige Gelenk nimmt das Kupplungsstück mit, das von der axialen Hin- und Her-Verlagerung des stellarmaturseitigen Endes der Kurbelstange getrieben wird. Die aufgrund der Kurbelbewegung veranlasste Seitenausschlagbewegung der Kurbelstange nimmt das scharnierartige Gelenk an dem Kupplungsstück auf, sodass eine reine translatorisch Axialbetätigungsbewegung des Kupplungsstücks gegenüber dem Stellantriebsgehäuse realisiert ist. Vorzugsweise hat das Scharniergelenk nicht nur eine Bewegungsfreiheit um eine Schwenkachse des Scharniergelenks, sondern ist zudem dazu ausgelegt, insbesondere nur eine weitere Bewegungsfreiheit längs der Schwenkachse des Scharniergelenks zuzulassen. Auf dies Weise soll sichergestellt werden, dass die Kraftübertragungsstelle zwischen der Kurbelstange und dem Kupplungsstück dazu dient, axiale Betätigungskräfte zu übertragen und keine Bewegungskräfte in radialer Richtung. Die radialen Führungskräfte werden, wie später erläutert, von einem separaten Gleitabschnitt des Kupplungsstücks aufgenommen und an das Stellantriebsgehäuse übertragen, ohne diese an das Betätigungselement oder Stellglied der Stellarmatur zu übergeben. Diese radialen Führungskräfte werden an dem dafür verantwortlichen Führungs- oder Lagerabschnitt des Kupplungsstücks weitergegeben, der gleitlagerartig mit einem Gegenabschnitt des Stellantriebsgehäuses führend zusammenwirken soll.
Bei einer Weiterbildung der Erfindung umfasst die bewegliche Anlenkung der Kurbelstange an dem Kupplungsstück eine gelenkspfannenförmige Vertiefung, die in dem Kupplungsstück eingebracht ist. Das Kupplungsstück kann als Vollkörper ausgebildet sein, in dem die Vertiefung sacklochförmig eingebracht ist. Das Kupplungsstück interagiert mit dem Stellantriebsgehäuse wie ein Kolben an dem als Zylinder wirkenden Stellantriebsgehäuse. Die noch später beschriebenen Führungs- oder Lagerflächen des Kupplungsstücks sind Umfangsaußenflächen des die gelenkspfannenförmige Vertiefung bildenden Körpers, die insbesondere konzentrisch zur axialen Betätigungsrichtungsachse der Kurbelstange umlaufen. In der gelenkspfannenförmigen Vertiefung greift ein an der Kurbelstange angeordneter Gelenkkopf oder -zapfen drehbeweglich ein, um die scharnierartige Anbindung der Kurbelstange an dem Kupplungsstück zu schaffen.
Alternativ oder zusätzlich kann die beweglich Anlenkung der Kurbelstange an dem Kupplungsstück eine insbesondere lösbare Einrasteinrichtung umfassen, durch die der kurbelstangenseitige Gelenkkopf oder -zapfen, insbesondere in der gelenkpfannenförmigen Vertiefung des Kupplungsstücks, mit dem Kupplungsstück verrastend in axialer Betätigungsrichtung gehalten ist. Die lösbare Einrasteinrichtung liefert axiale Haltekräfte, um den Gelenkzapfen innerhalb der gelenkspfannenförmigen Vertiefung im Normalbetrieb des Hubstellantriebs zu halten. Vorzugsweise ist die Einrasteinrichtung durch eine entsprechende verengende Dimensionierung am Bodenbereich der Vertiefung, die als Sackloch realisiert sein kann, ausgebildet, welche derart bemessen ist, dass der Gelenkzapfen erst nach Überwindung einer vorbestimmbaren Einrastkraft in den gelenkpfannenförmigen Bodenbereich der sacklochförmigen Vertiefung einschnappt. Die Einrastkraft ist vorzugsweise kleiner als 20 N, allerdings mindestens 0,1 N, um ein haptisches Montagesignal einem Monteur bei richtiger Montage der Kuppelstange bezüglich des Kupplungsstücks mitzuteilen. Dabei sind die Einrastkräfte derart auszulegen, dass ein Hin- und Herverschieben des Kupplungsstücks insbesondere ein Ein- und Ausfahren des Kupplungsstücks bezüglich des Stellantriebsgehäuses gemäß einem Normalbetrieb, insbesondere normaler Reibungskräfte zwischen dem Kupplungsstück und dem Stellantriebsgehäuse, möglich ist. Es sei klar, dass eine Einrasteinrichtung insbesondere dann nicht unbedingt notwendig ist, wenn die Stellarmatur, insbesondere dessen Stellendglied, federvorgespannt ist und die Federspannung entgegen der axialen Betätigungsrichtung das Kupplungsstück mit der Kurbelstange zurückführt oder wenn bei Zurückführung des Stellglieds zur Stellarmatur magnetische Anziehungskräfte zwischen dem Kupplungsstück und dem Stellglied der Stellarmatur wirken. Aber aus Montagefertigungsgründen ist es von Vorteil, eine Einrasteinrichtung vorzusehen.
Eine Weiterbildung der Erfindung besteht darin, dass ein Gelenkzapfen insbesondere in Scharnierschwenkachsrichtung verschiebbare an der Kurbelstange gelagert ist. Wie bereits oben erläutert, soll damit eine Kraftübertragungsstelle zwischen Kupplungsstück und Kurbelstange realisiert werden, mit der der Anteil von übertragenen radialen Seitenkräften minimiert ist und insbesondere im Wesentlichen ausschließlich axiale Betätigungskräfte übertragen werden.
Bei einer Weiterbildung der Erfindung ist das Kupplungsstück im Bereich eines in dem Stellantriebsgehäuse eingebrachten Durchgangs in axialer Betätigungsrichtung geführt. Hierzu kann das Kupplungsstück einen insbesondere kolbenförmigen Führungsabschnitt aufweisen, indem insbesondere die gelenkpfannenförmige Vertiefung eingebracht ist und/oder der insbesondere an die Abmessung eines durch das Stellantriebsgehäuse gebildeten Führungsgegenabschnitt derart angepasst ist, dass sich eine Gleitlageranordnung zwischen dem Führungsabschnitt des Kupplungsstücks und dem Führungsgegenabschnitt des Stellantriebsgehäuses bildet. Dabei kann der Führungsgegenabschnitt den Führungsabschnitt in Radialrichtung außen umgeben. Allerdings kann auch eine entgegengesetzte Ausrichtung des Führungsgegenabschnitts gegenüber dem Führungsabschnitt vorgesehen sein. Der Führungsabschnitt und der Führungsgegenabschnitt sind derart gestaltet, dass sich aneinander liegende, insbesondere zylindrische, Gleitlagerflächen bilden. Dabei kann im Bereich der Gleitlagerflächen eine Dichtung zum Abdichten des Stellantriebsgehäuses gegenüber der Außenseite angeordnet sein. Vorzugsweise ist die Dichtung ein O-Ring und/oder aus einem Elastomermaterial. Die Dichtung kann in einer Nut axial ortsfest angeordnet sein, die entweder in dem Führungsgegenabschnitt des Stellantriebsgehäuses oder in dem Führungsabschnitt des Kupplungsstücks ausgebildet sein kann. Hinsichtlich eines „Strömungswegs” von der Außenseite des Stellantriebsgehäuses zur Innenseite schließen die zur berührungsfreien Spaltdichtung notwendigen Dichtflächen an die Gleitlagerflächen an, die im Gegensatz zu Dichtflächen Gleitberührungsstellen aufweisen. Der vorzugsweise vorgesehene O-Ring schließt die Dichtung ab, weil die Labyrinthdichtung erfindungsgemäß durch die sich gegenüberliegenden berührungsfreien Dichtflächen gebildet ist.
Bei einer Weiterbildung der Erfindung umfasst das Kupplungsstück einen radial außen liegenden, visuell sichtbaren Anzeigeabschnitt, der insbesondere als geschlossener, vorzugsweise zylindrischer Ringabschnitt (Kämmabschnitt) gebildet ist und insbesondere eine Führungsfläche, Gleitfläche und/oder Dichtungsfläche des Kupplungsstücks insbesondere unter Zwischenschaltung der Sacklochaussparung radial außen umgibt, in der das insbesondere zylindrisch vorspringender Stellantriebsgehäuseteil axial teleskopartig eingreifen kann. Der Ringabschnitt, der radial vorstehende Erhebungen aufweisen kann, ist an der radialen Außenseite des Kupplungsstücks angeordnet, um visuell sichtbar zu sein. Des Weiteren erfüllt der Ringabschnitt neben der Anzeige eine zusätzliche Dichtungsfunktion, insbesondere als Flüssigkeitsablauf oder Abtropfer, der Flüssigkeiten und Fluide von der radial innen liegenden Führungsfläche, Gleitfläche und/oder Dichtungsfläche weg ableitet.
Die Anzeigeelemente, die von der Außenseite des Hubstellantriebs sichtbar sind, liegen vorzugsweise im Bereich des Durchgangs des Stellantriebsgehäuses, insbesondere des Halsvorsprungs des Stellantriebsgehäuses, an der am weitest radial außen liegenden Stelle. Auch wenn der ringförmige, zylindrische Außenabschnitt des Kupplungsstücks, der die Anzeigeelemente trägt, von einem Montage-Befestigungselement radial umgriffen ist, wird die Außensichtbarkeit des Anzeigeelements dadurch geschaffen, dass das Montage-Befestigungselement, das beispielsweise als Überwurfmutter und/oder Montageflansch ausgebildet ist, transparent ausgeführt ist oder an die Anzeigeelemente angepasste Sichtfenster hat, durch die vorzugsweise die Anzeigeelemente hindurchragen können, um die radial am weitest außen liegende Stelle insbesondere durch die freien Enden des Anzeigeelements auf axialer Höhe des Kupplungsteils zu schaffen.
Vorzugsweise sind der Führungsabschnitt, der Ringabschnitt, der Anzeigeabschnitt und weitere Bestandteile des Kupplungsstücks in einem Fertigungsschritt, insbesondere aus einem Kunststoff gefertigt, vorzugsweise gespritzt.
Bei einer Weiterbildung der Erfindung ist im Bereich des Durchgangs des Stellantriebsgehäuses zur durchgreifenden Übertragung der Betätigungskraft von der Kurbelstange ein der axialen Betätigungsrichtung vorstehender Führungs- oder Lagerabschnitt des Stellantriebsgehäuses angeordnet, an dem vorzugsweise gemäß teleskopischer Anordnung das Kupplungsstück geführt ist und insbesondere ein führungsabschnittkonzentrischer radial außen umgebender, insbesondere zylindrischer, Montageflansch des Stellantriebsgehäuses angeordnet ist, an dem vorzugsweise eine Befestigungseinrichtung, wie eine Überwurfmutter, zum Befestigen der Stellarmatur gehalten ist.
Des Weiteren kann vorgesehen sein, insbesondere um den Flüssigkeitsablauf im Bereich des Kupplungsstücks zu verbessern, dass wenigstens ein radial nach außen vorstehendes, optisches Anzeigeelement, vorzugsweise eine Vielzahl von sich radial nach außen erstreckende Anzeigeelemente, an dem außen liegenden ringförmigen Anzeigeabschnitt vorgesehen sind. Vorzugsweise ist das wenigstens eine Anzeigeelement als radial vorstehender Finger ausgebildet, wobei insbesondere die mehreren Anzeigefinger in einem konstanten Umfangsabstand zueinander angeordnet sind, um aus jeglicher Position der Bedienperson die optische Anzeige sehen zu können.
Die Anzeigefinger sind in einer Radialebene sternförmig radial nach außen strebend angeordnet, wobei eine gedachte Radialinnenverlängerung sämtlicher Anzeigefinger in einem gemeinsamen Punkt enden, der auf der Hubstellachse der Kuppelstange liegen kann. Dabei kann eine ringförmige Anordnung der Anzeigeelemente insbesondere an dem Anzeigeabschnitt bevorzugt sein. Vorzugsweise sind in dem Montageflansch des Stellantriebsgehäuses, der den Anzeigeabschnitt radial außen umgibt, eine insbesondere der Anzahl der Anzeigefinger entsprechende Anzahl von Schlitzen eingebracht, durch die sich jeweils ein Anzeigeelement erstreckt, um von außen visuell sichtbar zu sein. Die Schlitze erstrecken sich in dem Montageflansch in axialer Hubstellrichtung und haben eine axiale Ausdehnung, die mindestens so groß ist wie die maximale Amplitude der Hubstellbewegung des Kupplungsstücks. Auf diese Weise sind die Anzeigeelemente an jeder Stelle der Hubstellbewegungsamplitude von außen sichtbar.
Des Weiteren betrifft die Erfindung ein Feldgerät für die prozesstechnische Anlage mit einer Stellarmatur, wie einem Stellventil, und einen erfindungsgemäßen Hubstellantrieb, der über eine Laternenstruktur an dem Gehäuse der Stellarmatur angeflanscht ist. Der Hubstellantrieb betätigt die Stellarmatur über das oben beschriebene Kurbelgetriebe.
Weitere Vorteile und Merkmale der Erfindung werden durch die Unteransprüche angegeben.
Weitere Eigenschaften, Merkmale und Vorteile der Erfindung werden durch die folgende Beschreibung einer bevorzugten Ausführung der Erfindung anhand der beiliegenden Zeichnungen deutlich, in der zeigen:
2 eine Teilquerschnittsdraufsicht des erfindungsgemäßen Hubstellantriebs mit einem Kurbelgetriebe; und
3 eine vergrößerte Querschnittsansicht des Kupplungsbereichs am Ausgang des Stellantriebsgehäuses gemäß 2.
In 2 ist der erfindungsgemäße Hubstellantrieb für eine Stellventil (nicht näher dargestellt) im Allgemeinen mit der Bezugsziffer 1 versehen. Der Hubstellantrieb 1 umfasst ein Stellantriebsgehäuse 3, das insbesondere aus einem Kunststoffstück gefertigt ist. An dem Stellantriebsgehäuse 3 sind elektrische Anschlüsse 9 vorgesehen, um Stellantriebssignale in einem nicht näher dargestellten elektrischen Motor des Stellantriebs zu übertragen, der ein Kurbelgetriebe 5 betreiben soll. In dem Stellantriebsgehäuse 3 ist das Kurbelgetriebe 5 mit einer Kurbelscheibe 7 und einer exzentrisch zur Drehachse A der Kurbelscheibe 3 angelenkte Kurbelstange 11, die sich je nach Position der Kurbelscheibe 7 geneigt oder axial fluchtend mit der Axialrichtung (Hubstellrichtung) erstreckt, die durch einen Durchgang 13 definiert ist, der in dem Stellantriebsgehäuse 3 eingebracht ist. Der Durchgang 13 ist derart groß dimensioniert, dass in jeder Kurbelposition ein Kontakt zwischen der Kurbelstange 11 und dem Stellantriebsgehäuse 3 vermieden ist. Insbesondere an den Extrempositionen der Kurbelscheiben-Anbindung bei 9 Uhr und 3 Uhr (s. Draufsicht gemäß 2), in denen die stärkste Neigung der Längserstreckungsrichtung der Kurbelstange 11 gegenüber der Axialrichtung besteht.
Um die Kurbelscheibe 7 herum ist ein kreisförmiger Mitnahmeantriebsbund 15 angedeutet, an dem die Kurbelscheibe 7 ablaufen kann. Der nicht näher dargestellter Motor, wie ein Synchronmotor oder ein Schrittmotor, der elektrisch betrieben wird, treibt die Kurbelscheibe 7 und damit die Kurbelstange 11 an.
An einem kurbelscheibenseitigen Ende 17 der Kurbelstange 11 ist ein Scharnierdrehgelenk 21 zur Anbindung der Kurbelstange 11 an die Kurbelscheibe 7 vorgesehen. Die Schwenk- oder Drehachse des Drehscharniergelenks 21 steht lotrecht zur Kurbelscheibe 7 sowie zur Längserstreckung der Kurbelstange 11. Zur Bildung des kurbelscheibenseitigen Drehscharniergelenks 21 umfasst die Kurbelstange 11 an dessen kurbelscheibenseitigem Ende 17 eine kreiszylindrische Öffnung 23, in der ein Stift 25 insbesondere gemäß Presspassung eingesetzt ist, der an der Kurbelscheibe 7 mit der gewünschten Exzentrizität zur Drehachse A befestig ist.
Der nicht näher dargestellte elektrisch versorgte Motor zum Antreiben der Kurbelscheibe 11 kann von einem Mikroprozessor 27 oder dergleichen gesteuert sein, welcher insbesondere Teil eines Stellungsreglers (nicht näher dargestellt) ist. Der Mikroprozessor 27 ist auf einer Platine 31 neben anderen Elektronikkomponenten angeordnet, die lösbar innerhalb des Stellantriebsgehäuses 3 untergebracht sind.
Die Kurbelstange 11 kann als Metallstab mit gleichbleibendem Querschnitt ausgebildet sein, dessen Enden abgerundet sind. An den Enden weist die Kurbelstange Öffnungen zum Aufnehmen von Scharniergelenkzapfen auf.
Wie insbesondere aus 3 ersichtlich ist, ist die Kurbelstange 11 an derer stellventilseitigen Ende 33 (ähnlich dem Aufbau des kurbelscheibenseitigen Endes 17) mit dem zylindrischen Loch 35 versehen, in dem ein Rastzapfen 37 eingesetzt, insbesondere eingepresst ist, der eine ähnliche Aufgabe wie der Bolzen 25 zum drehscharniergelenkartigen Anlenken der Kurbelstange 11 an die Kurbelscheibe 7 aufweist. Der Rastzapfen 37 dient als drehschwenkscharnierartige Anbindung der Kurbelstange 11 an ein Adapter- oder Kupplungsstück 41.
Der Rastzapfen 37 ist außerdem Teil eines Rastmechanismus zum lösbaren, beweglichen Befestigen der Kuppelstange 11 an das Adapterstück 41.
Das Adapterstück ist vorzugsweise auf einem starren Kunststoff, wie Thermoplast oder Duroplast, z. B. PEEK oder POM, einstückig gefertigt und umfasst einen konzentrisch innen liegenden Lagerabschnitt mit zwei Lagerfunktionen, nämlich der scharniergelenkartigen Anbindung der Kurbelstange 11 an das Kupplungsstück 41 und ein Gleitlager zum axialen Führen des Kupplungsstücks 41 innerhalb des Gehäusedurchgangs 13.
Das Kupplungsstück 41 umfasst einen konzentrisch innenliegenden Gelenkpfannen- und Führungsabschnitt 45 mit einer Vertiefung 29, die als Sacklochbohrung ausgeführt ist und an den Bodenbereich eine Rastausnehmung 35 aufweist, in der der Rastzapfen 37 der Kuppelstange 11 rastend eingreifen kann, wenn letztere die gewünschte Montageposition einnimmt, in der die Scharniergelenkfunktionsanbindung der Kuppelstange 11 bezüglich des Kupplungsstücks 41 realisiert ist. Um die Rastung des Rastzapfens 37 zu realisieren, hat die Vertiefung 29 eine Einschnürung 30 mit einer Hinterschnitterweiterung 35 im Bereich des Bodens der Sacklochbohrung, wobei die Einschnürung 30 geringfügig kleiner dimensioniert ist als der Rastzapfen 37. Auf diese Weise kann dem Monteur ein optisches Rastsignal mitgeteilt werden, wenn sich der Gelenkrastzapfen 37 in der in 3 gezeigten Endposition befindet.
Der Gelenkpfannenabschnitt hat eine zylindrische Außenfläche, die als Führungsfläche 46 dient. Die Führungsfläche 46 zur Ausbildung der Gleitlageranordnung ist von einer ringförmigen Sacklochaussparung 49 im Adapterstück 41 umgeben, die radial außen von einem Anzeigeabschnitt/Kämmabschnitt 55 umgeben ist, der später erläutert wird. Die Sacklochaussparung 49 umgibt konzentrisch die mittig angeordnete Vertiefung 29, so dass sich der sich in Längsrichtung erstreckende Führungsabschnitt 45 des Kupplungsstücks 41 bildet. Der Führungsgegenabschnitt 53, der sich einstückig von dem Stellantriebsgehäuse 3 in Hubstellrichtung erstreckt, greift abmessungsgenau in den Ringspalt 49 ein, um die gewünschte Führungsfunktion für das Kupplungsstück 41 zu erfüllen.
Zum lösbaren scharniergelenkartigen Anbinden der Kurbelstange 11 an das Kupplungsstück 41 ist eine Eingriffsaussparung 43 am Boden der Vertiefung 29 derart dimensioniert, dass der Rastzapfen 37 in die Rastausnehmungen einschnappen kann, um dort gehalten eine Schwenkbewegung um die Scharnierschwenkachse, welche durch den drehbeweglich gelagerten Rastzapfen 37 definiert ist, auszuführen. Die schwenkscharnierartige Anbindung der Kurbelstange 11 an das Kupplungsstück 41 dient insbesondere dazu, die nicht vollständig lineare Kurbelbewegung der Kurbelstange 11 auszugleichen. Das Kupplungsstück 41 ist derart gegenüber dem Stellantriebsgehäuse 3 gelagert ist, dass es eine rein translatorische Bewegung durchführt.
Für eine rein translatorische Bewegung des Kupplungsstücks 41 in Axialrichtung umfasst das Kupplungsstück den insbesondere zylindrischen Führungsabschnitt 45, der einen Führungsgegenfläche 46 formt, der zylindrisch ist, sich ausschließlich in Axialrichtung erstreckt sowie die Gelenkpfannenvertiefung 29 aufnimmt. Die Führungsgegenfläche 46 des Führungsabschnitts 47 des Kopplungsstücks 41 arbeitet mit einer Führungsfläche 51 des Stellantriebsgehäuses 3 entsprechend eines axialen Gleitlagers (längs der axialen Hubstellrichtung S) zusammen. Der kelchförmige Führungsabschnitt 45 hat eine Ringtasche zur Aufnahme für eine dynamische Dichtung 47, die beispielsweise als O-Ring ausgeführt ist.
Die zylindrische Führungsgegenfläche 46 des Führungsabschnitts 45 steht in Eingriff mit einer zylindrischen Führungsfläche 51 eines halsartigen zylindrischen Vorsprungs 53 des Stellantriebsgehäuses 3. Der halsartige Vorsprung 53 und der Führungsabschnitt 45 arbeiten teleskopartig gleitend ineinander, sodass das Kupplungsstück 41 präzise in Hubstellrichtung S geführt ist.
An der Außenseite des Kupplungsstückes 41 ist eine den Führungsabschnitt 45 insbesondere konzentrisch umgebende kreiszylindrische Kämmabschnitt 55 des Kupplungsstücks 41 vorgesehen, die die Außenseite der Sacklochaussparung 49 zylindrisch begrenzt und von der sich radial vorsteckende Anzeigefinger 61 erstrecken. Die Anzeigefinger 61 visualisieren aus allen Blickrichtungen ständig die Position der Kurbelstange 11 und damit des Betätigungselements (nicht dargestellt) der Stellarmatur und geben damit eine zuverlässigere Aussage der Position der Stellarmatur als andere Sichtfenster im Stellantriebsgehäuse 3, die lediglich die Position von Innenorganen des Hubstellantriebs 1 visualisieren.
Die Anzeigefinger 61 haben nicht nur die Aufgabe, die Position der Kurbelstange 11 anzuzeigen, sondern auch als Ableitung von Flüssigkeiten, die sich im Bereich des Kupplungsstücks 41 und des Stellantriebsgehäuses 3 ansammeln.
Damit die Anzeigefinger 61 außen sichtbar sind, sind Schlitzöffnungen 63 in einem ringförmigen Montageflansch 65 eingebracht, der einen radial nach außen vorspringenden Endmitnehmer aufweist. Mit dem Endmitnehmer arbeitet eine Überwurfmutter 71 zusammen, um das nicht näher dargestellte Stellventil an dem Hubstellantrieb 1 zu befestigen.
Der Kämmabschnitt 55 des Kupplungsstücks 41 sowie der halsförmige Vorsprung 53 bilden an der sich gegenüberliegenden Innen-, bzw. Außenflächen Dichtflächen 54, 56 zur Bildung der erfindungsgemäßen Spalt- oder Labyrinthdichtung, die berührungsfrei arbeitet. Die axialen Dichtflächenabmessungen sind je nach Position des Kupplungsstücks 41 in Axialrichtung S groß oder klein, es sei allerdings klar, dass sich die Dichtflächen ständig längs der Bewegungsamplitude des Kupplungsstücks 41 bei der Hubstellbewegung axial überlappen. Auf diese Weise realisieren der halsförmige Vorsprung 53 und der Kämmabschnitt 55 eine Labyrinthdichtung und gleichzeitig eine visuelle Anzeigefunktion verstärkt durch die Anzeigefinger 61. Das Kupplungsstück 41, das die Dichtfläche 54 bildet, während der Vorsprung 53 des Stellantriebsgehäuses 3 an dessen Außenseite die Dichtungsgegenfläche der Labyrinthdichtung bildet.
Wie in 3 ersichtlich ist, liegen die sich in Axialrichtung erstreckenden Dichtungsflächen 54, 56 radial diametral gegenüber und überlappen sich axial. Auf diese Weise wird der Strömungsweg von eventuell außenliegenden Fluiden der prozesstechnischen Anlage ins Innere des Hubstellantriebs 1 über den Durchgang 13 deutlich verlängert, wodurch die Funktionalität des Kupplungsstücks 41 neben der Anzeigefunktion mit einer weiteren Dichtungsfunktion und Abtropffunktion erweitert ist.
Die in der vorstehenden Beschreibung, den Figuren und den Ansprüchen offenbarten Merkmale können sowohl einzeln als auch in beliebiger Kombination für die Realisierung der Erfindung in den verschiedenen Ausgestaltungen von Bedeutung sein.
Bezugszeichenliste

1: Hubstellantrieb
3: Stellantriebsgehäuse
5: Kurbelgetriebe
7: Kurbelscheibe
11: Kurbelstange
13: Durchgang
15: Mitnahmeantriebsbund
17: kurbelseitiges Ende
21: Drehscharniergelenk
23: kreiszylindrische Öffnung
25: Stift
29: Vertiefung
30: Einschnürung
33: stellventilseitiges Ende
35: Rastausnehmung
37: Gelenkzapfen
41: Kupplungsstück
43: Eingriffsaussparung
45: Gelenkpfannen- und Führungsabschnitt
46: Führungsgegenfläche
47: dynamische Dichtung
49: Sacklochaussparung
51: Innenseite/Führungsfläche
53: Vorsprung/Führungsgegenabschnitt/Kämmabschnitt
54: Dichtfläche
55: Kämmabschnitt/Anzeigeabschnitt
56: Dichtgegenfläche
61: Anzeigefinger
63: Schlitzöffnungen
65: Außenhals/Montageflansch
71: Überwurfmutter
A: Drehachse
S: Hubstellrichtung

ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Zitierte Patentliteratur

DE 2631100 A1 [0004]
EP 0961958 B1 [0005]

Claims

Hubstellantrieb (1) für eine Stellarmatur, wie ein Stellventil, einer prozesstechnischen Anlage, wie einer petrochemischen Anlage, einer lebensmittelverarbeitenden Anlage, beispielsweise einer Brauerei, einem Kernkraftwerk, etc., umfassend: ein Stellantriebsgehäuse (3), ein in dem Stellantriebsgehäuse (3) gelagertes Kurbelgetriebe (5) mit einer Kurbelstange (11) zum Betätigen der Stellarmatur längs einer axialen Hubstellrichtung (S), und ein separates an die Kurbelstange (11) angelenktes Kupplungsstück (41), das gegenüber dem Stellantriebsgehäuse (3) in axialer Hubstellrichtung (S) geführt ist und über das die Kurbelstange (11) die Stellarmatur insbesondere außerhalb des Stellantriebsgehäuses (3) betätigt, dadurch gekennzeichnet, dass zwischen dem Stellantriebsgehäuse (3) und dem Kupplungsstück (41) zusätzlich zu Führungsflächen (46, 51) um die axiale Hubstellrichtung (S) umlaufende Dichtflächen (54, 56) vorgesehen sind, die sich zur Bildung einer Spaltdichtung bei der Hubstellbewegung des Kupplungsstücks (41) berührungsfrei gegenüberliegen.
Hubstellantrieb (1) nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass sich die Führungsfläche (51) des Stellantriebsgehäuses (3) sowie die Führungsgegenfläche (46) des Kupplungsstücks (41) in axialer Hubstellrichtung (S) erstrecken und vorzugsweise um die axiale Hubstellrichtung (S) umlaufen, insbesondere zylindrisch ausgebildet sind, und die Dichtfläche (54) des Kupplungsstücks (41) sowie die Dichtgegenfläche (56) des Stellantriebsgehäuses (3) sich in axialer Hubstellrichtung (S) erstrecken und insbesondere um die axiale Hubstellrichtung (S) umlaufen, vorzugsweise zylindrisch ausgebildet sind, wobei insbesondere die Dichtflächen (54, 56) des Stellantriebsgehäuses (3) und des Kupplungsstücks (41) in axialer Hubstellrichtung (S) überlappen, wobei insbesondere die Dichtflächen (54, 56) konzentrisch zur axialen Hubstellrichtung (S) die Führungsflächen (46, 51) radial außen umgeben.
Hubstellantrieb (1) nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass für die Bildung der Dichtflächen (54, 56) der Spaltdichtung ringförmige Kämmabschnitte (53, 55) des Stellantriebsgehäuses (3) und des Kupplungsstücks (41) teleskopartig in axialer Hubstellrichtung (S) ineinander greifen, wobei insbesondere der Eingriff berührungsfrei längs der Bewegungsamplitude des Kupplungsstücks (41) gegenüber dem Stellantriebsgehäuse (3) erfolgt, wobei insbesondere der Kämmabschnitt (53) des Stellantriebsgehäuses (3) durch einen insbesondere einstückig durch das Stellantriebsgehäuse (3) gebildeten, vorzugsweise zylindrischen Halsvorsprung (53) realisiert ist, der in einer entsprechend geformten, ringförmigen Sacklochaussparung (49) in dem Kupplungsstück (41) eingreift, insbesondere ein außenseitiger Kämmabschnitt (55) des Kupplungsstücks (41) die Sacklochaussparung (49) radial außen begrenzt, wobei insbesondere eine vorzugsweise zylindrische Außenseite des Halsvorsprungs (53) die Dichtgegenfläche des Stellantriebsgehäuses (3) bildet, während eine radial nach innen gerichtete vorzugsweise zylindrische Innenseite des Kämmabschnitts (55) des Kupplungsstücks (41) die Dichtfläche (54) des Kupplungsstücks (41) bildet, wobei insbesondere an dem Kupplungsstück (41), insbesondere an der radialen Außenseite des Kämmabschnitts (55) des Kupplungsstücks (41), eine optische Weganzeige angeordnet ist, die von außerhalb des Stellantriebsgehäuses (3) sichtbar ist.
Hubstellantrieb (1) nach einem der vorstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass das Kupplungsstück (41) ein radial außen liegenden, visuell sichtbaren Anzeigeabschnitt (55) umfasst, der insbesondere als eine geschlossene, vorzugsweise zylindrische, Ringstruktur ausgebildet ist und insbesondere dessen radiale Außenseite eine Führungsfläche, Gleitfläche und/oder Dichtungsfläche des Kupplungsstück (41) radial außen umgibt, wobei insbesondere eine ringförmige, insbesondere kreisringförmige Sacklochaussparung (49) radial innen benachbart dem Anzeigeabschnitt (55) ausgebildet ist, in dem ein ringförmiger, vorzugsweise zylindrische, Führungsgegenabschnitt (53) des Stellantriebsgehäuses (3) verschiebbar eingreift.
Hubstellantrieb (1) nach einem der vorstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die bewegliche Anlenkung der Kurbelstange (11) an dem Kupplungsstück (41) durch ein scharnierartiges Gelenk realisiert ist, das eine Schwenkbewegung der Kurbelstange (11) in der Kurbelebene des Kurbelgetriebes (5) relativ zum Kupplungsstück (41) zulässt, wobei insbesondere das Scharniergelenk eine weitere Bewegungsfreiheit längs einer Schwenkachse des Scharniergelenks zulässt und/oder das Scharniergelenk eine Relativbewegung des Kupplungsstücks (41) in axialer Betätigungsrichtung relativ zur Kurbelstange (11) unterbindet.
Hubstellantrieb (1) nach einem der vorstehenden Ansprüche, dadurch gekennzechnet, dass die bewegliche Anlenkung eine gelenkspfannenförmige Vertiefung in dem Kupplungsstück (41) umfasst, in die ein an der Kurbelstange (11) angeordneter Gelenkszapfen (37) drehbeweglich eingreift, und/oder eine lösbare Einrasteinrichtung umfasst, durch die ein kurbelstangenseitiger Gelenkszapfen (37), insbesondere in der Vertiefung, mit dem Kupplungsstück (41) in axialer Betätigungsrichtung gehalten ist, wobei insbesondere der Gelenkszapfen (37) verschieblich insbesondere in Scharnierschwenkachsenrichtung an der Kurbelstange (11) gelagert ist.
Hubstellantrieb (1) nach einem der vorstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass das Kupplungsstück (44) eine der Stellarmatur zugewandte Hubbetätigungsseite aufweist, die vorzugsweise plan geformt ist und/oder frei von einer Befestigungseinrichtung derart ausgestaltet ist, dass die Stellarmatur nur in einer Hubstellrichtung von dem Stellantriebsgehäuse (3) weg druckbetätigt wird, wobei insbesondere die Kopplung des Kupplungsstücks an die Stellarmatur nicht dazu ausgelegt ist, die Stellarmatur in Richtung auf das Stellantriebsgehäuse (3) zurückzuführen.
Hubstellantrieb (1) nach einem der vorstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass das Kupplungsstück (41) im Bereich eines in dem Stellantriebsgehäuse (5) eingebrachten Durchgangs (13) in axialer Betätigungsrichtung geführt ist, wobei insbesondere das Kupplungsstück (41) einen kolbenförmigen Führungsabschnitt (45) aufweist, der mit einem Führungsgegenabschnitt (53) des Stellantriebsgehäuses (3) gemäß einer Gleitlageranordnung insbesondere unter Ausbildung aneinander liegender, insbesondere zylindrischer Gleitlagerflächen zusammenwirkt, wobei insbesondere im Bereich der Gleitlagerflächen eine Dichtung zum Abdichten des Stellantriebsgehäuses (3) gegenüber der Außenseite des Hubstellantriebs angeordnet ist, wobei insbesondere die Dichtung ein O–Ring insbesondere aus einem Elastomer-Material ist.
Hubstellantrieb (1) nach einem der vorstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass das Kupplungsstück (41) oder das Stellantriebsgehäuse (3), insbesondere im Bereich des Stellantriebsgehäuse-Durchgangs (13) eine radial nach innen oder radial nach außen weisende, insbesondere rotationsförmige, vorzugsweise zylindrische, Dichtfläche bildet, die mit einer Dichtfläche des Stellantriebsgehäuses (3), insbesondere im Bereich des Stellantriebsgehäuse-Durchgangs (13), dichtend zusammenwirkt, wobei insbesondere die jeweilige Dichtfläche mit einer an dem Kupplungsstück (41) oder dem Stellantriebsgehäuse (3) getragenen Dichtung (47) zusammenwirkt.
Hubstellantrieb nach einem der vorstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass im Bereich des Durchgangs (13) des Stellantriebsgehäuses (3) zur Übertragung der Betätigungskraft der Kurbelstange (11) ein in axialer Betätigungsrichtung vorstehender Führungsabschnitt (45) des Stellantriebsgehäuses (3) angeordnet ist, an dem gemäß teleskopischer Anordnung das Kupplungsstück (41) geführt ist, und insbesondere ein den Führungsabschnitt (45) konzentrisch radial außen umgebender, insbesondere zylindrischer, Montageflansch des Stellantriebsgehäuses (3) angeordnet ist, an dem vorzugsweise eine Befestigungseinrichtung, wie eine Überwurfmutter (71), zum Befestigen der Stellarmatur gehalten ist.
Hubstellantrieb (1) nach einem der vorstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass das Kupplungsstück (41), insbesondere ein radial außenliegender Anzeigeabschnitt (55), wenigstens ein radial nach außen vorstehendes, optisches Anzeigeelement, vorzugsweise eine Vielzahl von sich radial nach außen erstreckenden, optischen Anzeigeelementen aufweist, wobei das wenigstens eine Anzeigeelement als radial von der radialen Außenseite des Anzeigeelements (55) vorstehender Finger (61) ausgebildet ist, wobei insbesondere die mehreren Anzeigeelemente in einem äquidistanten Umfangsabstand zueinander angeordnet sind, sodass insbesondere eine sternförmige Anordnung der Anzeigeelemente vorgesehen ist, wobei insbesondere in einem das Kupplungsstück (41) radial außen umgebender Montageflansch (65) des Stellantriebsgehäuses (3) eine insbesondere der Anzahl der Anzeigeelemente entsprechende Anzahl von Schlitzen (63) eingebracht sind, durch die sich ein jeweiliges Anzeigeelement erstreckt, um von außen visuell sichtbar zu sein.
Feldgerät für eine prozesstechnische Anlage, wie eine petrochemische Anlage, eine lebensmittelverarbeitende Anlage, beispielsweise eine Brauerei, ein Kernkraftwerk, etc., umfassend eine Stellarmatur, wie ein Stellventil, und einen die Stellarmatur betätigenden nach einem der vorstehenden Ansprüche ausgebildeten Hubstellantrieb.