DE202022105401U1 - Device for automatically opening and closing shut-off devices - Google Patents

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Abstract

Vorrichtung zum automatischen Öffnen und Schließen von Absperrorganen, umfassend ein erstes Gehäuse (1), in dem ein mittels eines Fluides (F) betätigbarer Kolben (2) linear verfahrbar angeordnet ist, wobei an dem Kolben (2) eine Schiebestange (4) angeordnet ist, die mit einem Stellglied (5) zusammenwirkt, welches mit einem Schlitz (6) versehen ist, in dem ein rechtwinklig zur Schiebestange (4) ausgerichtetes Joch (7) geführt ist, und wobei die Schiebestange (4) in eine zweites Gehäuse (13) ragt und in dem zweiten Gehäuse (13) mit einem Federelement zusammenwirkt, dadurch gekennzeichnet, dass das Federelement von einem Federkolben (14) gebildet ist, der in dem zweiten Gehäuse (13) axial bewegbar ist und auf den ein Medium (M) einwirkt, welches hoch kompressibel ist.

Figure DE202022105401U1_0000
Device for automatically opening and closing shut-off devices, comprising a first housing (1) in which a piston (2) that can be actuated by a fluid (F) is arranged so that it can move linearly, with a push rod (4) being arranged on the piston (2). , which cooperates with an actuator (5) which is provided with a slot (6) in which a yoke (7) aligned at right angles to the push rod (4) is guided, and wherein the push rod (4) is housed in a second housing (13 ) and in the second housing (13) interacts with a spring element, characterized in that the spring element is formed by a spring piston (14) which is axially movable in the second housing (13) and on which a medium (M) acts , which is highly compressible.
Figure DE202022105401U1_0000

Description

Die Erfindung betrifft eine Vorrichtung zum automatischen Öffnen und Schließen von Absperrorganen, umfassend ein erstes Gehäuse, in dem ein mittels eines Fluides betätigbarer Kolben linear verfahrbar angeordnet ist, wobei an dem Kolben eine Schiebestange angeordnet ist, die mit einem Stellglied zusammenwirkt, welches mit einem Schlitz versehen ist, in dem ein rechtwinklig zur Schiebestange ausgerichtetes Joch geführt ist, und wobei die Schiebestange in eine zweites Gehäuse ragt und in dem zweiten Gehäuse mit einem Federelement zusammenwirkt.The invention relates to a device for automatically opening and closing shut-off devices, comprising a first housing in which a piston that can be actuated by means of a fluid is arranged so that it can move linearly, with a push rod being arranged on the piston, which interacts with an actuator which has a slot is provided, in which a perpendicular to the push rod aligned yoke is guided, and wherein the push rod protrudes into a second housing and interacts with a spring element in the second housing.

Bei den hier betrachteten Vorrichtungen handelt es sich um sog. Scotch-Yoke-Antriebe. Scotch Yoke bezeichnet dabei einen Kurbelschleifen-Mechanismus, der eine lineare Bewegung einer sich hin und her bewegenden Schiebestange in eine Drehbewegung umwandelt. Die Stange ist direkt mit einem Kolben und mit einem mit einem Schlitz versehenen Joch verbunden, der mit einem Gleitblock gekoppelt ist. Bei Anwendung einer Kraft auf den Kolben bewegt sich der Gleitblock im Schlitz des Jochs, wodurch sich das Joch dreht. Die Antriebe finden unter anderem Anwendung zum Öffnen oder Schließen von Ventilen in Rohrleitungen.The devices considered here are so-called Scotch-Yoke drives. Scotch yoke is a crank loop mechanism that converts linear motion of a reciprocating push rod into rotary motion. The rod is connected directly to a piston and to a slotted yoke coupled to a sliding block. When a force is applied to the piston, the slide block moves in the slot of the yoke, causing the yoke to rotate. The drives are used, among other things, to open or close valves in pipelines.

Ein solcher Antrieb ist bspw. in der EP 3 699 440 A1 beschrieben. Der darin beschriebene Antrieb bedient sich eines in einem Gehäuse angeordneten Kolbens, der mit einem Fluid betätigbar ist. Hierzu ist an dem Gehäuse ein Ventil vorgesehen, durch welches das Fluid in das Gehäuse einströmen kann, wodurch der Kolben unter dem Einfluss der auf den Kolben einwirkenden Kraft axial verfahrbar ist. Der Kolben ist wie oben beschrieben mit einer Schiebestange versehen, die aufgrund der axialen Bewegung des Kolbens in eine Drehbewegung des Jochs umgewandelt wird.Such a drive is, for example, in the EP 3 699 440 A1 described. The drive described therein uses a piston which is arranged in a housing and can be actuated with a fluid. For this purpose, a valve is provided on the housing, through which the fluid can flow into the housing, as a result of which the piston can be moved axially under the influence of the force acting on the piston. As described above, the piston is provided with a push rod which, due to the axial movement of the piston, is converted into a rotary movement of the yoke.

Die Schiebestange erstreckt sich über das Joch hinweg in ein zweites Gehäuse, in dem eine Schraubenfeder angeordnet ist. Innerhalb des zweiten Gehäuses ist an der Schiebestange eine Platte befestigt, an der sich die Schraubenfeder mit ihrem einen Ende abstützt. Mit ihrem anderen Ende stützt sich die Feder an der Innenseite des Gehäuses ab.The push rod extends across the yoke into a second housing in which a coil spring is located. Within the second housing, a plate is fastened to the push rod, on which the helical spring is supported at one end. With its other end, the spring is supported on the inside of the housing.

Sobald Fluid in das mit dem Kolben versehene Gehäuse eintritt, bewegt sich der Kolben in axialer Richtung. Gleichzeitig wird die Schiebestange axial bewegt, woraus einerseits die Drehbewegung des Jochs folgt und andererseits die Platte innerhalb des zweiten Gehäuses verfährt. Durch diese ebenfalls axiale Bewegung der Platte wird die Schraubenfeder zusammengedrückt und damit vorgespannt. Die Bewegung endet, wenn kein weiteres Fluid in das erste Gehäuse strömt.As fluid enters the housing containing the piston, the piston moves in an axial direction. At the same time, the push rod is moved axially, which on the one hand results in the rotary movement of the yoke and on the other hand moves the plate within the second housing. This also axial movement of the plate compresses the helical spring and thus prestresses it. The movement ends when no more fluid flows into the first housing.

Wird das Ventil am ersten Gehäuse geöffnet, um das Fluid abzulassen, expandiert die Schraubenfeder und bewirkt eine Bewegung der Platte und damit der Schiebestange in die entgegengesetzte Richtung. Dies führt zum einen zu einer Drehbewegung des Jochs in entgegengesetzter Richtung, zum anderen zu einer Bewegung des Kolbens im ersten Gehäuse, der das Fluid aus dem Gehäuse herausdrückt, bis der Kolben seine Ausgangsposition erreicht hat.When the valve on the first housing is opened to drain the fluid, the coil spring expands causing the plate, and hence the push rod, to move in the opposite direction. On the one hand, this leads to a rotational movement of the yoke in the opposite direction and, on the other hand, to a movement of the piston in the first housing, which pushes the fluid out of the housing until the piston has reached its starting position.

Im vorliegenden Anwendungsgebiet werden diese Antriebe zum Öffnen und Schließen von Leitungen eingesetzt, bspw. Ab- und Frischwasserleitungen. Ebenso finden sie Anwendungen in Leitungen, mit denen Erdöl oder Flüssig- bzw. Erdgas gefördert werden, sog. Pipelines, und zwar sowohl onshore als auch offshore. In den Leitungen herrschen erhebliche Drücke. So wird Erdgas bspw. mit einem Druck von ca. 70 bar durch die Leitungen gepresst. Die Anforderungen an die Druckbeständigkeit sind daher sehr hoch. Das gilt auch für die in den Leitungen verbauten Regler, Pumpen, Absperreinrichtungen usw.In the present area of application, these drives are used to open and close pipes, e.g. waste water and fresh water pipes. They are also used in lines with which crude oil or liquid or natural gas are pumped, so-called pipelines, both onshore and offshore. Significant pressures prevail in the lines. For example, natural gas is pressed through the pipes at a pressure of approx. 70 bar. The pressure resistance requirements are therefore very high. This also applies to the regulators, pumps, shut-off devices, etc. installed in the lines.

Zum Absperren der Pipelines, bspw. im Falle eines Defekts oder einer Wartung, sind die o.g. Scotch-Yoke-Antriebe mit einem Absperrschieber oder Kugelhahn verbunden. Bei einem Kugelhahn handelt es sich um eine Armatur mit einer durchbohrten Kugel als Absperrorgan. Durch eine Drehung der Achse um 90° kann der Durchfluss vollständig abgesperrt bzw. geöffnet werden. Diese Drehung wird bei der vorliegenden Anwendung durch das Joch des Antriebs bewirkt.To shut off the pipelines, e.g. in the event of a defect or maintenance, the above-mentioned Scotch-Yoke drives are connected to a gate valve or ball valve. A ball valve is a fitting with a pierced ball as a shut-off device. The flow can be completely shut off or opened by rotating the axis by 90°. In the present application, this rotation is brought about by the yoke of the drive.

Die bekannten Antriebe erfüllen die an sie gestellten Aufgaben. Allerdings benötigen die Schraubenfedern ein Gehäuse mit einer Länge, die wesentlich größer ist als der Weg, um den die Feder komprimiert wird und der zur Drehung des Kugelhahns um 90° erforderlich ist. Hinzu kommt, dass die Herstellung der Schraubenfedern für Scotch-Yoke-Antriebe zur Absperrung von Pipelines aufgrund der geforderten Federkräfte teuer ist. Zudem ist eine Einzelanfertigung der Federn aufgrund ihrer Größe wirtschaftlich kaum möglich, so dass immer größere Stückzahlen hergestellt werden müssen, um die Kosten pro Feder zu reduzieren.The known drives fulfill the tasks set for them. However, the coil springs require a housing with a length substantially greater than the amount of spring compression required to rotate the ball valve 90°. In addition, the production of the coil springs for Scotch-Yoke drives for shutting off pipelines is expensive due to the spring forces required. In addition, a one-off production of the springs is hardly economically possible due to their size, so that larger and larger quantities have to be produced in order to reduce the costs per spring.

Vor diesem Hintergrund liegt der vorliegenden Erfindung die Aufgabe zugrunde, eine Vorrichtung zum automatischen Öffnen und Schließen von Armaturen zu schaffen, die trotz geforderter hoher Federkräfte sehr kompakt baut und gleichzeitig kostengünstig ist sowie eine wirtschaftliche Einzelfertigung ermöglicht. Gemäß der Erfindung wird diese Aufgabe mit den Merkmalen des Schutzanspruchs 1 gelöst.Against this background, the object of the present invention is to provide a device for the automatic opening and closing of fittings which, despite the high spring forces required, is very compact and at the same time inexpensive and enables economical individual production. According to the invention, this object is achieved with the features of claim 1.

Mit der Erfindung ist eine Vorrichtung zum automatischen Öffnen und Schließen von Armaturen geschaffen, die in der Lage ist, hohe Federkräfte bereit zu stellen und gleichzeitig wenig Bauraum benötigt sowie kostengünstig auch in Einzelfertigung herstellbar ist. Aufgrund der guten Kompressibilität des verwendeten Mediums ist es möglich, Federn mit sehr hoher Federkraft bei gleichzeitig geringen Abmessungen zu realisieren.With the invention, a device for the automatic opening and closing of fittings is created which is able to provide high spring forces and at the same time requires little installation space and can also be produced inexpensively in individual production. Due to the good compressibility of the medium used, it is possible to realize springs with a very high spring force and at the same time small dimensions.

Vorteilhaft ist das Medium um 10 % bis 25 % kompressibel. Durch die Höhe der Kompressibilität kann die erzielbare Federkraft je nach Anwendungsfall und Kundenwunsch_variiert werden. In jedem Fall bewirkt die Kompression des Mediums eine Vorspannung des Federelements, so dass in dem Moment, in dem keine Kraft mehr von außen auf den Federkolben einwirkt, das Medium expandiert und somit wie eine Feder den Federkolben zurückdrängt.The medium is advantageously compressible by 10% to 25%. Due to the level of compressibility, the achievable spring force can be varied depending on the application and customer requirements. In any case, the compression of the medium causes the spring element to be prestressed, so that when no external force is acting on the spring piston, the medium expands and thus pushes the spring piston back like a spring.

In Weiterbildung der Erfindung ist das Medium ein Öl. Die Verwendung von Ölen hat sich aufgrund ihrer bekannt guten Prozesseigenschaften bewährt. Zudem lässt sich durch die Vielzahl verschiedener bekannter Öle mit unterschiedlichen Eigenschaften und Qualitäten eine Auswahl zur Erfüllung verschiedenster Vorgaben treffen.In a development of the invention, the medium is an oil. The use of oils has proven itself due to their well-known good process properties. In addition, the large number of different well-known oils with different properties and qualities means that a selection can be made to meet a wide variety of specifications.

Bevorzugt ist das Öl ein Silikonöl. Die Verwendung von Silikonölen hat sich als vorteilhaft erwiesen, da diese unter anderem eine schaumhemmende Wirkung haben, was für eine dauerhaft zuverlässige Wirkung von Vorteil ist. Außerdem neigen Silikonöle nicht zum Verharzen, was die Langzeittauglichkeit ebenfalls positiv beeinflusst.Preferably the oil is a silicone oil. The use of silicone oils has proven to be advantageous because, among other things, they have an anti-foaming effect, which is advantageous for a permanently reliable effect. In addition, silicone oils do not tend to resinify, which also has a positive effect on long-term suitability.

Andere Weiterbildungen und Ausgestaltungen der Erfindung sind in den übrigen Unteransprüchen angegeben. Ein Ausführungsbeispiel der Erfindung ist in den Zeichnungen dargestellt und wird nachfolgend im Einzelnen beschrieben. Es zeigen:

  • 1 die schematische Darstellung der Draufsicht einer Vorrichtung bei geschlossenem Absperrorgan;
  • 2 die Seitenansicht des in 1 dargestellten Absperrorgans;
  • 3 die schematische Darstellung der Draufsicht einer Vorrichtung bei geöffnetem Absperrorgan;
  • 4 die Seitenansicht des in 3 dargestellten Absperrorgans.
Other developments and refinements of the invention are specified in the remaining dependent claims. An embodiment of the invention is shown in the drawings and will be described in detail below. Show it:
  • 1 the schematic representation of the top view of a device with the shut-off element closed;
  • 2 the side view of the in 1 shown obturator;
  • 3 the schematic representation of the plan view of a device with the shut-off element open;
  • 4 the side view of the in 3 shut-off device shown.

Die als Ausführungsbeispiel gewählte Vorrichtung zum automatischen Öffnen und Schließen von Absperrorganen umfasst ein erstes Gehäuse 1, in dem ein Kolben 2 linear verfahrbar angeordnet ist. Der Kolben 2 ist mittels eines Fluids F betätigbar. Hierzu ist das Gehäuse 1 mit einem Stutzen 3 versehen, der mit einem nicht dargestellten Ventil ausgestattet ist. Über den Stutzen 3 kann das Fluid in das Gehäuse 1 ein- und wieder austreten. Bei dem Fluid F kann es sich gleichermaßen um Gase oder Flüssigkeiten handeln.The device selected as an exemplary embodiment for the automatic opening and closing of shut-off devices comprises a first housing 1 in which a piston 2 is arranged so that it can be moved linearly. The piston 2 can be actuated by means of a fluid F. For this purpose, the housing 1 is provided with a socket 3, which is equipped with a valve, not shown. The fluid can enter and exit the housing 1 via the connection piece 3 . The fluid F can equally be gases or liquids.

An dem Kolben 2 eine Schiebestange 4 angeordnet ist, die abgedichtet durch die Wandung des Gehäuses 1 hindurchtritt. Die Schiebestange 4 wirkt mit einem Stellglied 5 zusammen, welches mit einem Schlitz 6 versehen ist. Hierzu ist an der Schiebestange 4 ein rechtwinklig zur Längsmittellinie der Schiebestange 4 ausgerichtetes Joch 7 vorgesehen. Das Joch 7 ist in dem Schlitz 6 des Stellglieds 5 geführt.A push rod 4 is arranged on the piston 2 and passes through the wall of the housing 1 in a sealed manner. The push rod 4 interacts with an actuator 5 which is provided with a slot 6 . For this purpose, a yoke 7 aligned at right angles to the longitudinal center line of the push rod 4 is provided on the push rod 4 . The yoke 7 is guided in the slot 6 of the actuator 5 .

Das Stellglied 5 ist an einer Achse 8 drehfest angeordnet. Die Achse 8 ist parallel zum Joch 7 und folglich rechtwinklig zur Schiebestange 4 ausgerichtet. An ihrer dem Stellglied 5 abgewandten Ende steht die Achse 8 in Wirkverbindung mit einem Absperrorgan in Form einer Absperrarmatur 9. Die Absperrarmatur 9 ist im Ausführungsbeispiel als Kugelhahn ausgebildet. Die Achse 8 wirkt daher mit der Kugel 10 der Absperrarmatur 10 zusammen. Die Kugel 10 ist in bekannter Weise gegen das Gehäuse der Armatur abgedichtet und mit einer Durchgangsbohrung 11 versehen. Die Armatur 9 ist innerhalb einer Leitung bzw. Pipeline 12 angeordnet.The actuator 5 is arranged on an axis 8 in a rotationally fixed manner. The axis 8 is aligned parallel to the yoke 7 and consequently at right angles to the push rod 4 . At its end facing away from the actuator 5, the axis 8 is in operative connection with a shut-off device in the form of a shut-off valve 9. The shut-off valve 9 is designed as a ball valve in the exemplary embodiment. The axis 8 therefore interacts with the ball 10 of the shut-off valve 10 . The ball 10 is sealed against the housing of the fitting in a known manner and is provided with a through hole 11 . The fitting 9 is arranged within a line or pipeline 12 .

Die Schiebestange 4 ragt mit ihrem dem ersten Gehäuse 1 abgewandten Ende in ein zweites Gehäuse 13. Sie wirkt dort mit einem Federelement zusammen. Das Federelement ist von einem Federkolben 14 gebildet, der in dem zweiten Gehäuse 13 axial bewegbar ist. Auf den Federkolben 14 wirkt ein Medium M ein. Im Gegensatz zum ersten Gehäuse 1 handelt es sich bei dem zweiten Gehäuse 13 um ein geschlossenes System. Das bedeutet, dass eine vorgegebene Menge des Mediums in das zweite Gehäuse 13 mit einem vorgegebenen Druck eingefüllt wird. Das Gehäuse 13 wird dann dauerhaft verschlossen, so dass der Druck und die Menge des Mediums M bei bestimmungsgemäßem Gebrauch von außen nicht änderbar sind.The end of the push rod 4 facing away from the first housing 1 projects into a second housing 13. There it interacts with a spring element. The spring element is formed by a spring piston 14 which can be moved axially in the second housing 13 . A medium M acts on the spring piston 14 . In contrast to the first housing 1, the second housing 13 is a closed system. This means that a predetermined amount of the medium is filled into the second housing 13 at a predetermined pressure. The housing 13 is then permanently closed, so that the pressure and the quantity of the medium M cannot be changed from the outside when used as intended.

Das im zweiten Gehäuse 13 verwendete Medium ist hoch kompressibel. Darunter fallen Medien, die bis Dreiviertel Ihres Volumens bei Umgebungstemperatur und -druck kompressierbar sind. Bevorzugt kommen erfindungsgemäß Medien zur Anwendung, die um 10 % bis 25 % kompressibel sind. Im Ausführungsbeispiel kommt ein Silikonöl zur Anwendung. Die Verwendung anderer Öle mit den vorgenannten Eigenschaften ist ebenfalls möglich.The medium used in the second housing 13 is highly compressible. This includes media that are compressible up to three quarters of their volume at ambient temperature and pressure. According to the invention, media are preferably used which are compressible by 10% to 25%. A silicone oil is used in the exemplary embodiment. The use of other oils with the aforementioned properties is also possible.

In geschlossenem Zustand der Absperrarmatur, wie er in den 1 und 2 dargestellt ist, ist das in dem Stutzen 3 angeordnete Ventil geschlossen. In dem ersten Gehäuse 1 befindet sich in diesem Zustand nahezu kein Fluid. Der Kolben 2 befindet sich in diesem Zustand erkennbar unmittelbar benachbart zur stirnseitigen Wand des ersten Gehäuses 1. Gleichzeitig ist das in das zweite Gehäuse 13 eingefüllte Medium M in einem nicht kompressierten Zustand. Unter nicht kompressiertem Zustand ist derjenige Zustand zu verstehen, der konstruktionsseitig beim Befüllen des zweiten Gehäuses 13 vorgegeben ist. Das Medium kann daher in diesem Zustand bereits unter einem Druck stehen, der über dem Umgebungsdruck liegt und daher auch bereits unter einer geringfügigen Kompression stehen. Diese liegt jedoch deutlich unterhalb der maximal möglichen Kompression des Mediums.In the closed state of the shut-off valve, as in the 1 and 2 is shown the valve arranged in the socket 3 is closed. In this state, there is almost no fluid in the first housing 1 . In this state, the piston 2 is located immediately adjacent to the front wall of the first housing 1. At the same time, the medium M filled into the second housing 13 is in a non-compressed state. The non-compressed state is to be understood as meaning the state that is specified by the design when the second housing 13 is filled. In this state, the medium can therefore already be under a pressure that is above the ambient pressure and can therefore already be under slight compression. However, this is well below the maximum possible compression of the medium.

In diesem Zustand ist das Stellglied 5 in Richtung des ersten Gehäuses 1 ausgelenkt. Gleichzeitig ist die Durchgangsbohrung 11 der Kugel 10 in der Absperrarmatur 9 rechtwinklig zur Pipeline 12 ausgerichtet, wie dies in 2 dargestellt ist. Folglich kann kein Öl, Gas oder ein anderes zu förderndes Medium die Absperrarmatur 9 passieren.In this state, the actuator 5 is deflected in the direction of the first housing 1 . At the same time, the through bore 11 of the ball 10 in the shut-off valve 9 is aligned at right angles to the pipeline 12, as is shown in 2 is shown. Consequently, no oil, gas or another medium to be pumped can pass through the shut-off fitting 9 .

Soll die Armatur 9 geöffnet werden, wird das Ventil in dem Stutzen 3 geöffnet. Durch das geöffnete Ventil tritt durch den Stutzen 3 Fluid F in das erste Gehäuse 1 ein. Unter dem Einfluss des Fluids F führt der Kolben 2 eine axiale Bewegung entlang der Längsmittellinie des Gehäuses 1 aus. Dies ist dadurch gewährleistet, dass die auf den Kolben 2 einwirkende Kraft größer ist als die von dem Medium M in diesem Zustand auf den Federkolben 14 ausgeübte Kraft.If the fitting 9 is to be opened, the valve in the socket 3 is opened. Fluid F enters the first housing 1 through the open valve through the connecting piece 3 . Under the influence of the fluid F, the piston 2 performs an axial movement along the longitudinal center line of the housing 1. This is ensured by the fact that the force acting on the piston 2 is greater than the force exerted on the spring piston 14 by the medium M in this state.

Aufgrund der axialen Bewegung des Kolbens 2 wird die Schiebestange 4 in Richtung des zweiten Gehäuses 13 bewegt. Dadurch wird auch der Federkolben 14 gegen die Kraft des Mediums M bewegt, wodurch die Kompression des Mediums zunimmt. Mit der Bewegung der Schiebestange 4 bewegt sich auch das Joch 7 in Richtung des zweiten Gehäuses 13. Aufgrund der Führung des Jochs 7 in dem Schlitz 6 des Stellglieds 5 führt das Stellglied 5 dadurch eine Schwenkbewegung um den Mittepunkt der Achse 8 aus. Durch die drehfeste Anordnung des Stellglieds 5 an der Achse 8 wird die Schwenkbewegung des Stellglieds 5 in eine Drehbewegung der Achse 8 umgewandelt. Dadurch erfolgt gleichzeitig eine Drehbewegung der Kugel 10 in der Absperrarmatur 9.Due to the axial movement of the piston 2, the push rod 4 is moved in the direction of the second housing 13. As a result, the spring piston 14 is also moved against the force of the medium M, as a result of which the compression of the medium increases. With the movement of the push rod 4, the yoke 7 also moves in the direction of the second housing 13. Due to the guidance of the yoke 7 in the slot 6 of the actuator 5, the actuator 5 thereby performs a pivoting movement about the center point of the axis 8. Due to the non-rotatable arrangement of the actuator 5 on the axle 8, the pivoting movement of the actuator 5 is converted into a rotary movement of the axle 8. This simultaneously causes the ball 10 to rotate in the shut-off valve 9.

Der vorstehend beschriebene Vorgang wird so lange fortgesetzt, bis die Absperrarmatur 9 geöffnet ist. Dieser Zustand ist in den 3 und 4 dargestellt. Erkennbar ist die Durchgangsbohrung 11 koaxial zur Pipeline 12 ausgerichtet, so dass das zu fördernde Medium die Absperrarmatur 9 passieren kann. Gleichzeitig ist das erste Gehäuse 1 nahezu vollständig mit Fluid F gefüllt. Der Kolben 2 befindet sich dabei in unmittelbarer Nähe zum Boden des Gehäuses 1. Der Federkolben 14 ist in diesem Zustand um denselben Weg in das zweite Gehäuse 13 gegen die Kraft des Mediums M eingefahren und hat das Medium M dabei komprimiert.The process described above is continued until the shut-off valve 9 is open. This state is in the 3 and 4 shown. It can be seen that the through hole 11 is aligned coaxially with the pipeline 12 so that the medium to be conveyed can pass through the shut-off valve 9 . At the same time, the first housing 1 is almost completely filled with fluid F. The piston 2 is in the immediate vicinity of the bottom of the housing 1. In this state, the spring piston 14 has moved the same way into the second housing 13 against the force of the medium M and has compressed the medium M in the process.

Der vorstehend beschriebene Zustand bleibt so lange erhalten, wie die Armatur 9 geöffnet bleiben soll. Soll dieser Zustand aufgehoben werden, wird das Ventil im Stutzen 3 freigegeben, so dass ein Rückströmen des Fluids aus dem ersten Gehäuse 1 durch den Stutzen 3 ermöglicht ist. Durch die Öffnung des Ventils fällt die auf den Kolben 2 einwirkende Kraft ab. Gleichzeitig wirkt aufgrund der Kompression des Mediums M im zweiten Gehäuse 13 auf den Federkolben 14 und drückt diesen in Richtung des ersten Gehäuses 1. Aufgrund dieser Bewegung wird die Schiebestange 4 ebenfalls in Richtung des ersten Gehäuses 1 bewegt. Sie nimmt dabei das Joch 7 mit, was wiederum zu einer Schwenkbewegung des Stellglieds 5 führt. Das Stellglied 5 wiederum überträgt seine Schwenkbewegung auf die Achse 8, die dadurch eine Drehbewegung in Richtung des Uhrzeigersinns ausführt und so die Kugel 10 von der geöffneten Position aus 4 in die Absperrposition gemäß 2 dreht. Die Absperrarmatur 9 ist wieder vollständig geöffnet, wenn die Position gemäß den 3 und 4 erreicht ist.The state described above is maintained as long as the fitting 9 is to remain open. If this state is to be eliminated, the valve in the connection piece 3 is released, so that a backflow of the fluid from the first housing 1 through the connection piece 3 is made possible. When the valve opens, the force acting on the piston 2 drops. At the same time, due to the compression of the medium M in the second housing 13, it acts on the spring piston 14 and presses it in the direction of the first housing 1. Due to this movement, the push rod 4 is also moved in the direction of the first housing 1. It takes the yoke 7 with it, which in turn leads to a pivoting movement of the actuator 5 . The actuator 5 in turn transmits its pivotal movement to the axle 8 which thereby rotates in the clockwise direction and so the ball 10 from the open position 4 to the shut-off position according to 2 turns. The shut-off valve 9 is fully open again when the position according to the 3 and 4 is reached.

Durch die Verwendung des kompressiblen Mediums ist es möglich, bei sehr kleinen Abmessungen hohe Federkräfte zu generieren. Das Gehäuse für das Federelement kann dabei sehr viel kleiner gewählt werden als bei üblichen Vorrichtungen, die mit Schraubenfedern arbeiten. Dies ergibt sich bereits daraus, dass die Schraubenfeder ein Gehäuse benötigt, das neben dem Verfahrweg des Kolbens 2 in dem ersten Gehäuse 1 auch noch Raum für die Schraubenfeder in ihrem komprimierten Zustand benötigt. Dieser Raum ist insbesondere in Fällen, in denen hohe Kräfte übertragen werden müssen, deutlich größer als der Raum, den das komprimierte Medium M im zweiten Gehäuse 13 benötigt, um dieselben Kräfte übertragen zu können.By using the compressible medium, it is possible to generate high spring forces with very small dimensions. The housing for the spring element can be chosen to be much smaller than in conventional devices that work with coil springs. This results from the fact that the helical spring requires a housing which, in addition to the displacement path of the piston 2 in the first housing 1, also requires space for the helical spring in its compressed state. In particular in cases where high forces have to be transmitted, this space is significantly larger than the space that the compressed medium M needs in the second housing 13 in order to be able to transmit the same forces.

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Zitierte PatentliteraturPatent Literature Cited

  • EP 3699440 A1 [0003]EP 3699440 A1 [0003]

Claims (4)

Vorrichtung zum automatischen Öffnen und Schließen von Absperrorganen, umfassend ein erstes Gehäuse (1), in dem ein mittels eines Fluides (F) betätigbarer Kolben (2) linear verfahrbar angeordnet ist, wobei an dem Kolben (2) eine Schiebestange (4) angeordnet ist, die mit einem Stellglied (5) zusammenwirkt, welches mit einem Schlitz (6) versehen ist, in dem ein rechtwinklig zur Schiebestange (4) ausgerichtetes Joch (7) geführt ist, und wobei die Schiebestange (4) in eine zweites Gehäuse (13) ragt und in dem zweiten Gehäuse (13) mit einem Federelement zusammenwirkt, dadurch gekennzeichnet, dass das Federelement von einem Federkolben (14) gebildet ist, der in dem zweiten Gehäuse (13) axial bewegbar ist und auf den ein Medium (M) einwirkt, welches hoch kompressibel ist.Device for automatically opening and closing shut-off devices, comprising a first housing (1) in which a piston (2) that can be actuated by a fluid (F) is arranged so that it can move linearly, with a push rod (4) being arranged on the piston (2). , which cooperates with an actuator (5) which is provided with a slot (6) in which a yoke (7) aligned at right angles to the push rod (4) is guided, and wherein the push rod (4) is housed in a second housing (13 ) and in the second housing (13) interacts with a spring element, characterized in that the spring element is formed by a spring piston (14) which is axially movable in the second housing (13) and on which a medium (M) acts , which is highly compressible. Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass das Medium (M) um 10 % bis 25 % kompressibel ist.device after claim 1 , characterized in that the medium (M) is compressible by 10% to 25%. Vorrichtung nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass das Medium (M) ein Öl ist.device after claim 1 or 2 , characterized in that the medium (M) is an oil. Vorrichtung nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, dass das Öl ein Silikonöl ist.device after claim 3 , characterized in that the oil is a silicone oil.
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* Cited by examiner, † Cited by third party
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EP3699440A1 (en) 2019-02-25 2020-08-26 Rotork Fluid Systems S.r.l. System and method for monitoring and diagnostics of an actuator device for actuation of a valve for fluid pipelines, and actuator device forming part of this system

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